JP2002105291A - 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置Info
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- C08G59/56—Amines together with other curing agents
- C08G59/58—Amines together with other curing agents with polycarboxylic acids or with anhydrides, halides, or low-molecular-weight esters thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明性及び耐半田性に優れ、さらに電気特性
の優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の及びその
硬化物で封止された光半導体装置を提供する。 【解決手段】 １分子内に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、硬化促進剤、無機充
填材を必須成分とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物において、硬化促進剤が、一般式（１）で表される化
合物であり、かつ、無機充填材がガラス粉末であって、
該ガラスが、ガラスを除いた前記エポキシ樹脂組成物成
分の硬化物と±０．０１以下の屈折率差を有することを
特徴とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその
硬化物で封止された光半導体装置である。 【化１】
の優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の及びその
硬化物で封止された光半導体装置を提供する。 【解決手段】 １分子内に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、硬化促進剤、無機充
填材を必須成分とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物において、硬化促進剤が、一般式（１）で表される化
合物であり、かつ、無機充填材がガラス粉末であって、
該ガラスが、ガラスを除いた前記エポキシ樹脂組成物成
分の硬化物と±０．０１以下の屈折率差を有することを
特徴とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその
硬化物で封止された光半導体装置である。 【化１】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明性及び耐半田
性に優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその
硬化物で封止された光半導体装置に関するのものであ
る。
性に優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその
硬化物で封止された光半導体装置に関するのものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信情報機器の小型化、集積密度
の向上及び製造プロセスの簡略化をねらい、半導体産業
において従来の実装方法にかわり、表面実装方法の要求
が急速に高まっている。さらにオプトエレクトロニクス
の分野に着目すると、従来の半導体封止樹脂の機能に加
えて、透明性が非常に重要な要因となっている。すなわ
ち、フォトセンサー、ＬＥＤ、発光素子等のオプトデバ
イスにおいては、表面実装におけるＩＲリフロー等の実
装方式を行っても、透明性が損なわれることなく、その
上、熱衝撃によるパッケージクラックの発生や、チップ
やリードフレームと樹脂間に剥離を生じず、高い信頼性
のある封止用樹脂が求められている。
の向上及び製造プロセスの簡略化をねらい、半導体産業
において従来の実装方法にかわり、表面実装方法の要求
が急速に高まっている。さらにオプトエレクトロニクス
の分野に着目すると、従来の半導体封止樹脂の機能に加
えて、透明性が非常に重要な要因となっている。すなわ
ち、フォトセンサー、ＬＥＤ、発光素子等のオプトデバ
イスにおいては、表面実装におけるＩＲリフロー等の実
装方式を行っても、透明性が損なわれることなく、その
上、熱衝撃によるパッケージクラックの発生や、チップ
やリードフレームと樹脂間に剥離を生じず、高い信頼性
のある封止用樹脂が求められている。
【０００３】光半導体封止用の樹脂としては、これまで
に数多く示されている。例えば、特開昭５８−１２８７
５６号公報には、４級アンモニウムのハロゲン塩を硬化
促進剤に用いる技術が記載されている。本発明者らが、
この技術を光半導体封止用の樹脂組成物に適用したとこ
ろ、電気特性の不良や、プレッシャークッカー処理及び
８５℃、湿度８５％の高温高湿処理などの吸湿処理後
の、アルミ配線の断線不良が発生する不具合を生じるこ
とがわかった。本発明者らが類推するには、詳細なとこ
ろは不明だが、カウンターアニオンであるハロゲン原子
が多量に含まれているために引き起こしたと考えられ
る。
に数多く示されている。例えば、特開昭５８−１２８７
５６号公報には、４級アンモニウムのハロゲン塩を硬化
促進剤に用いる技術が記載されている。本発明者らが、
この技術を光半導体封止用の樹脂組成物に適用したとこ
ろ、電気特性の不良や、プレッシャークッカー処理及び
８５℃、湿度８５％の高温高湿処理などの吸湿処理後
の、アルミ配線の断線不良が発生する不具合を生じるこ
とがわかった。本発明者らが類推するには、詳細なとこ
ろは不明だが、カウンターアニオンであるハロゲン原子
が多量に含まれているために引き起こしたと考えられ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、透明性及び
耐半田性に優れ、さらに電気特性の優れた光半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の及びその硬化物で封止された光
半導体装置を提供することを目的とする。
耐半田性に優れ、さらに電気特性の優れた光半導体封止
用エポキシ樹脂組成物の及びその硬化物で封止された光
半導体装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明らは、特定の硬化
促進剤及び充填材を用いることにより、吸水率を低減
し、かつ高い透明性及び耐半田性を両立し、さらに電気
特性の優れた樹脂組成物が得られることを見いだし、本
発明を完成するに至った。
促進剤及び充填材を用いることにより、吸水率を低減
し、かつ高い透明性及び耐半田性を両立し、さらに電気
特性の優れた樹脂組成物が得られることを見いだし、本
発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、１分子内に２個以上
のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬
化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、充填材（Ｄ）を必須成
分とし、硬化促進剤（Ｃ）が、一般式（１）で表される
化合物であり、かつ、充填材（Ｄ）がガラス粒子であっ
て、該充填材が、それ以外の成分からなる組成物の硬化
物と０．０１以下の屈折率差を有することを特徴とする
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物で封
止された光半導体装置である。
のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬
化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、充填材（Ｄ）を必須成
分とし、硬化促進剤（Ｃ）が、一般式（１）で表される
化合物であり、かつ、充填材（Ｄ）がガラス粒子であっ
て、該充填材が、それ以外の成分からなる組成物の硬化
物と０．０１以下の屈折率差を有することを特徴とする
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物で封
止された光半導体装置である。
【０００７】
【化３】 （式中、Ｎは窒素、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は独立してアリ
ール基、アルキル基、水素のいずれかであって、同一で
あっても異なっていても良い。カウンターアニオンＸ-
は、脂肪族或いは芳香族カルボン酸を示す。）
ール基、アルキル基、水素のいずれかであって、同一で
あっても異なっていても良い。カウンターアニオンＸ-
は、脂肪族或いは芳香族カルボン酸を示す。）
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に用いる、１分子内に２個
以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）は、１分
子内に２個以上のエポキシ基を有していれば、何ら制限
されるものではく、具体的には、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型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポ
キシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、水素化添加ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂等の２個のエポキシ基を有
するエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキル変
性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリグリシジ
ルイソシアヌレートのなどの多官能複素環式エポキシ樹
脂、ポリ（エポキシ化シクロヘキセンオキサイド）など
の多官能脂環式エポキシ樹脂等の３個以上のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂などが好ましく挙げられる。これ
らのうち、透明性の観点から着色の少ない、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂や複素環式エポキシ樹脂を用いるこ
とがより好ましく、複素環式エポキシ樹脂の中でもトリ
グリシジルイソシアヌレートが好ましい。これらを単独
もしくは２種以上用いても何ら差し支えない。
以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）は、１分
子内に２個以上のエポキシ基を有していれば、何ら制限
されるものではく、具体的には、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型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポ
キシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、水素化添加ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂等の２個のエポキシ基を有
するエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキル変
性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリグリシジ
ルイソシアヌレートのなどの多官能複素環式エポキシ樹
脂、ポリ（エポキシ化シクロヘキセンオキサイド）など
の多官能脂環式エポキシ樹脂等の３個以上のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂などが好ましく挙げられる。これ
らのうち、透明性の観点から着色の少ない、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂や複素環式エポキシ樹脂を用いるこ
とがより好ましく、複素環式エポキシ樹脂の中でもトリ
グリシジルイソシアヌレートが好ましい。これらを単独
もしくは２種以上用いても何ら差し支えない。
【０００９】本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物には、ビスフェノール型エポキシ樹脂として、一般式
（２）で表されるエポキシ樹脂を用いることもできる。
該エポキシ樹脂は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の
溶融粘度の低い特長と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂の色調安定性の両者の特長を兼ね備えるため好まし
い。このエポキシ樹脂が、優れた成形性を発現させる必
要がある場合、ｎは１以上、７以下であることが好まし
い。また、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂とトリ
グリシジルイソシアヌレートを併用することにより、透
明性、耐熱性、成形性を両立させることができ、好まし
い。
物には、ビスフェノール型エポキシ樹脂として、一般式
（２）で表されるエポキシ樹脂を用いることもできる。
該エポキシ樹脂は、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の
溶融粘度の低い特長と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂の色調安定性の両者の特長を兼ね備えるため好まし
い。このエポキシ樹脂が、優れた成形性を発現させる必
要がある場合、ｎは１以上、７以下であることが好まし
い。また、一般式（２）で表されるエポキシ樹脂とトリ
グリシジルイソシアヌレートを併用することにより、透
明性、耐熱性、成形性を両立させることができ、好まし
い。
【００１０】
【化４】 （但し、式中、ＲはＣ（ＣＨ3）2またはＣＨ2の両者を
表し、それぞれ少なくとも１個以上有する。ｎは１以
上、７以下である。）
表し、それぞれ少なくとも１個以上有する。ｎは１以
上、７以下である。）
【００１１】本発明に用いる酸無水物硬化剤（Ｂ）とし
ては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリッ
ト酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル
酸、３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチ
ル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは３−メチル−
ヘキサヒドロ無水フタル酸と４−メチル−ヘキサヒドロ
無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、
無水ナジック酸、無水メチルナジック酸などが例示され
るが、特にこれらに限定されるものではなく、単独もし
くは２種以上用いても差し支えない。
ては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリッ
ト酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル
酸、３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチ
ル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは３−メチル−
ヘキサヒドロ無水フタル酸と４−メチル−ヘキサヒドロ
無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、
無水ナジック酸、無水メチルナジック酸などが例示され
るが、特にこれらに限定されるものではなく、単独もし
くは２種以上用いても差し支えない。
【００１２】本発明に用いる硬化促進剤（Ｃ）として
は、一般式（１）で表される化合物を用いれば、高い透
明性を有し、かつ電気特性も良好な硬化物が得られる。
は、一般式（１）で表される化合物を用いれば、高い透
明性を有し、かつ電気特性も良好な硬化物が得られる。
【００１３】本発明に用いる、一般式（１）で表される
化合物の窒素上の置換基Ｒ1〜Ｒ4は、独立してアリール
基、アルキル基、水素のいずれかであって、同一であっ
ても異なっていても良い。特に、窒素上の置換基がアル
キル基の場合、高い透明性を有し、より好ましい。アル
キル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、シク
ロヘキシル基、イソプロピル基、オクチル基等が挙げら
れ、また、アリール基としては、ベンゼン環、ナフタレ
ン環等が挙げられる。
化合物の窒素上の置換基Ｒ1〜Ｒ4は、独立してアリール
基、アルキル基、水素のいずれかであって、同一であっ
ても異なっていても良い。特に、窒素上の置換基がアル
キル基の場合、高い透明性を有し、より好ましい。アル
キル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、シク
ロヘキシル基、イソプロピル基、オクチル基等が挙げら
れ、また、アリール基としては、ベンゼン環、ナフタレ
ン環等が挙げられる。
【００１４】本発明で用いる一般式（１）で表される化
合物のカウンターアニオンＸ-は、脂肪族或いは芳香族
カルボン酸である。組成物の硬化時に生じる発熱を最小
限に抑えることができると共に、着色を低く抑えられる
ため、高い透明性を得ることができる。さらに、カルボ
ン酸は、エポキシ樹脂と反応することができ、硬化時に
架橋構造に取り込まれるため、エポキシ樹脂組成物の硬
化物で封止された半導体装置のプレッシャークッカー処
理や８５℃、湿度８５％の高温高湿処理などの吸湿処理
後の、アルミ配線の断線不良が発生する不具合が生じる
ことなく、優れた電気特性を示す。カウンターアニオン
Ｘ-の具体的な例としては、酢酸、プロピオン酸、ウン
デカン酸、オクチル酸、吉草酸、アジピン酸、マロン
酸、シクロヘキサンジカルボン酸、安息香酸、サリチル
酸、ナフトエ酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、ピロメリット酸等があげられる。特に、酢酸、オク
チル酸等の脂肪族カルボン酸は透明性の観点でより好ま
しい。
合物のカウンターアニオンＸ-は、脂肪族或いは芳香族
カルボン酸である。組成物の硬化時に生じる発熱を最小
限に抑えることができると共に、着色を低く抑えられる
ため、高い透明性を得ることができる。さらに、カルボ
ン酸は、エポキシ樹脂と反応することができ、硬化時に
架橋構造に取り込まれるため、エポキシ樹脂組成物の硬
化物で封止された半導体装置のプレッシャークッカー処
理や８５℃、湿度８５％の高温高湿処理などの吸湿処理
後の、アルミ配線の断線不良が発生する不具合が生じる
ことなく、優れた電気特性を示す。カウンターアニオン
Ｘ-の具体的な例としては、酢酸、プロピオン酸、ウン
デカン酸、オクチル酸、吉草酸、アジピン酸、マロン
酸、シクロヘキサンジカルボン酸、安息香酸、サリチル
酸、ナフトエ酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、ピロメリット酸等があげられる。特に、酢酸、オク
チル酸等の脂肪族カルボン酸は透明性の観点でより好ま
しい。
【００１５】本発明に用いる一般式（１）で表される化
合物は、当業者間では公知の技術によって得ることがで
きる。例えば、水酸化４級アンモニウムとカルボン酸と
を反応させる方法、３級アミンを炭酸ジエステルと反応
させる方法等が例示できる。
合物は、当業者間では公知の技術によって得ることがで
きる。例えば、水酸化４級アンモニウムとカルボン酸と
を反応させる方法、３級アミンを炭酸ジエステルと反応
させる方法等が例示できる。
【００１６】本発明に用いる充填材（Ｄ）は、それ以外
の成分からなる組成物の硬化物と０．０１以下の屈折率
差を有するガラス粒子であれば、その種類に制限はな
い。充填材が、それ以外の成分からなる樹脂組成物の硬
化物との屈折率差の絶対値が０．０１を越えると、充填
材の表面で光の散乱損失が生じ、透明性が低下する。充
填材の具体例としては、ほう珪酸ガラス、シリカガラ
ス、無アルカリガラスなどのガラスを利用することがで
きる。これらのうち、ＳｉＯ2、ＣａＯ、及びＡｌ2Ｏ3
からなるガラスは、これら３成分の成分比を変化させる
ことで、屈折率を調整することができるため好ましい。
の成分からなる組成物の硬化物と０．０１以下の屈折率
差を有するガラス粒子であれば、その種類に制限はな
い。充填材が、それ以外の成分からなる樹脂組成物の硬
化物との屈折率差の絶対値が０．０１を越えると、充填
材の表面で光の散乱損失が生じ、透明性が低下する。充
填材の具体例としては、ほう珪酸ガラス、シリカガラ
ス、無アルカリガラスなどのガラスを利用することがで
きる。これらのうち、ＳｉＯ2、ＣａＯ、及びＡｌ2Ｏ3
からなるガラスは、これら３成分の成分比を変化させる
ことで、屈折率を調整することができるため好ましい。
【００１７】本発明の樹脂組成物において、ＳｉＯ2、
ＣａＯ、及びＡｌ2Ｏ3からなるガラスと、それ以外の成
分からなる樹脂組成物の硬化物との屈折率を整合させる
方法としては、ＳｉＯ2を４０〜７０重量％、ＣａＯを
１〜４０重量％、Ａｌ2Ｏ3を５〜３０重量％の割合で、
合計が１００重量％となるように成分を調整するのが好
ましい。
ＣａＯ、及びＡｌ2Ｏ3からなるガラスと、それ以外の成
分からなる樹脂組成物の硬化物との屈折率を整合させる
方法としては、ＳｉＯ2を４０〜７０重量％、ＣａＯを
１〜４０重量％、Ａｌ2Ｏ3を５〜３０重量％の割合で、
合計が１００重量％となるように成分を調整するのが好
ましい。
【００１８】さらに、高い透明性を得るためには、充填
材が球状であり、平均粒径が５μｍ以上、１００μｍ以
下であることがより好ましい。形状を球状にすることに
より、比表面積が最小になり、光の散乱損失が小さく抑
えることができる。また、特に、前記平均粒径では、ガ
ラス粒子の凝集による透明性低下や、成形時の成形不良
が生じることがなく好ましい。ここで、成形不良とは金
型のゲート部で樹脂詰まりがおこり、未充填となること
などである。また、前記充填材の粒径測定には、公知の
方法を用いればよいが、レーザー光散乱法で粒子の体積
粒径分布を測定し、粒子の真密度の値を用いて重量粒径
分布に換算する方法を用いるのが好適である。
材が球状であり、平均粒径が５μｍ以上、１００μｍ以
下であることがより好ましい。形状を球状にすることに
より、比表面積が最小になり、光の散乱損失が小さく抑
えることができる。また、特に、前記平均粒径では、ガ
ラス粒子の凝集による透明性低下や、成形時の成形不良
が生じることがなく好ましい。ここで、成形不良とは金
型のゲート部で樹脂詰まりがおこり、未充填となること
などである。また、前記充填材の粒径測定には、公知の
方法を用いればよいが、レーザー光散乱法で粒子の体積
粒径分布を測定し、粒子の真密度の値を用いて重量粒径
分布に換算する方法を用いるのが好適である。
【００１９】さらに、樹脂組成物の高い透明性を得るた
めに、ガラス粒子が、１ｍｍの光路長で波長４００ｎｍ
において８０％以上の光透過率を有することが好まし
い。光透過率の測定は、分光光度計等の光透過率を測定
できる装置であれば何ら制限されるものではない。分光
光度計としては島津自記分光光度計ＵＶ−３１００（積
分球装置設置型）で測定することが簡便でより好まし
い。測定サンプルはガラスの塊状のものを用いれば良
く、例えば、１０×３０×１ｍｍの直方体の板を作り、
表面を平滑にして１ｍｍの厚みで測定すればよい。ガラ
スの波長４００ｎｍの光透過率が８０％未満の場合、エ
ポキシ樹脂組成物に配合しても高い透明性を得ることが
できない恐れがある。ガラスの波長４００ｎｍの光透過
率が８０％以上となるガラスを製造する方法としては、
ガラスの製造工程中に、減圧脱泡する方法や、ガラスの
溶融時に空気や窒素などのガスを吹き込んでバブリング
し、微細な気泡を大きな気泡に吸着させることで、気泡
が容易に除去できるようにする方法が利用でき、また必
要に応じて消泡材などの添加剤を利用することもでき
る。
めに、ガラス粒子が、１ｍｍの光路長で波長４００ｎｍ
において８０％以上の光透過率を有することが好まし
い。光透過率の測定は、分光光度計等の光透過率を測定
できる装置であれば何ら制限されるものではない。分光
光度計としては島津自記分光光度計ＵＶ−３１００（積
分球装置設置型）で測定することが簡便でより好まし
い。測定サンプルはガラスの塊状のものを用いれば良
く、例えば、１０×３０×１ｍｍの直方体の板を作り、
表面を平滑にして１ｍｍの厚みで測定すればよい。ガラ
スの波長４００ｎｍの光透過率が８０％未満の場合、エ
ポキシ樹脂組成物に配合しても高い透明性を得ることが
できない恐れがある。ガラスの波長４００ｎｍの光透過
率が８０％以上となるガラスを製造する方法としては、
ガラスの製造工程中に、減圧脱泡する方法や、ガラスの
溶融時に空気や窒素などのガスを吹き込んでバブリング
し、微細な気泡を大きな気泡に吸着させることで、気泡
が容易に除去できるようにする方法が利用でき、また必
要に応じて消泡材などの添加剤を利用することもでき
る。
【００２０】充填材の配合量としては、エポキシ樹脂組
成物中に５〜７０重量％が、吸水率低減、耐半田性、透
明性、成形性の上で好ましい。
成物中に５〜７０重量％が、吸水率低減、耐半田性、透
明性、成形性の上で好ましい。
【００２１】本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物には、上記成分以外に、必要に応じて、他のエポキシ
樹脂、酸化防止剤、離型剤、カップリング剤、充填材等
の当業者にて公知の添加剤、副資材を組み合わせること
は何らさしつかえない。
物には、上記成分以外に、必要に応じて、他のエポキシ
樹脂、酸化防止剤、離型剤、カップリング剤、充填材等
の当業者にて公知の添加剤、副資材を組み合わせること
は何らさしつかえない。
【００２２】本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物は、上記の各成分を適宜配合するが、例えば、エポキ
シ樹脂と硬化剤の当量比、すなわち、エポキシ樹脂のエ
ポキシ基と酸無水物硬化剤の酸無水物基のモル比を、
０．８〜１．４、より好ましくは１．０〜１．２とし、
エポキシ樹脂および硬化剤の総重量を１００重量部とし
た時、硬化促進剤の添加量は０．５〜２重量部が好まし
い。
物は、上記の各成分を適宜配合するが、例えば、エポキ
シ樹脂と硬化剤の当量比、すなわち、エポキシ樹脂のエ
ポキシ基と酸無水物硬化剤の酸無水物基のモル比を、
０．８〜１．４、より好ましくは１．０〜１．２とし、
エポキシ樹脂および硬化剤の総重量を１００重量部とし
た時、硬化促進剤の添加量は０．５〜２重量部が好まし
い。
【００２３】本発明の樹脂組成物は、成分（Ａ）〜
（Ｄ）、及びその他の添加剤を、ミキサー等を用いて混
合後、加熱ニーダや加熱ロール、押し出し機等を用いて
加熱混練し、続いて冷却、粉砕することで得られる。ま
た、成分（Ａ）、（Ｂ）を予め反応釜等で加熱混合し、
Ｂステージ状態の樹脂組成物を得た後に、前述工程を経
ることでも得られる。
（Ｄ）、及びその他の添加剤を、ミキサー等を用いて混
合後、加熱ニーダや加熱ロール、押し出し機等を用いて
加熱混練し、続いて冷却、粉砕することで得られる。ま
た、成分（Ａ）、（Ｂ）を予め反応釜等で加熱混合し、
Ｂステージ状態の樹脂組成物を得た後に、前述工程を経
ることでも得られる。
【００２４】このようにして得られた光半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物を用いての封止は、一般的な方法でで
きるが、例えば、トランスファー成形法等により、光半
導体素子を封止して、エポキシ樹脂組成物の硬化物で封
止された光半導体装置を得ることができる。
ポキシ樹脂組成物を用いての封止は、一般的な方法でで
きるが、例えば、トランスファー成形法等により、光半
導体素子を封止して、エポキシ樹脂組成物の硬化物で封
止された光半導体装置を得ることができる。
【００２５】本発明の光半導体装置において、エポキシ
樹脂組成物の硬化物は、２．０％以下の吸水率および８
０％以上の波長４００ｎｍ光透過率を有することが、半
田工程における水分の影響によるクラック等を生じず耐
半田性に優れ、また、高い透明性を示すため、光半導体
の封止に用いた際、発光した光を効率よく外部に放出で
きるため好ましい。吸水率は、０％であることが、最も
良いが、低いほど良い。また、光透過率は、１００％で
あることが最も良く、大きいほど良い。吸水率の試験方
法としては直径５０ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤状の試験片
を、８５℃、湿度８５％に設定した恒温恒湿槽に１６８
時間放置し、吸水処理前後の硬化物の重量変化率から算
出して得られる。
樹脂組成物の硬化物は、２．０％以下の吸水率および８
０％以上の波長４００ｎｍ光透過率を有することが、半
田工程における水分の影響によるクラック等を生じず耐
半田性に優れ、また、高い透明性を示すため、光半導体
の封止に用いた際、発光した光を効率よく外部に放出で
きるため好ましい。吸水率は、０％であることが、最も
良いが、低いほど良い。また、光透過率は、１００％で
あることが最も良く、大きいほど良い。吸水率の試験方
法としては直径５０ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤状の試験片
を、８５℃、湿度８５％に設定した恒温恒湿槽に１６８
時間放置し、吸水処理前後の硬化物の重量変化率から算
出して得られる。
【００２６】
【実施例】以下に、本発明についてさらに詳細に説明す
るため実施例を示すが、これらに本発明が限定されるも
のではない。
るため実施例を示すが、これらに本発明が限定されるも
のではない。
【００２７】（実施例１〜６、比較例１〜７）成分
（Ａ）〜（Ｄ）に相当する成分、およびその他添加剤
を、表１、２に示した配合割合で混合し、２本ロールを
用いて、５０〜９０℃で５分間混練し、得られた混練物
シートを、冷却後粉砕して樹脂組成物を得た。なお、本
実施例、比較例において用いたガラス充填材は、すべて
ＳｉＯ2、ＣａＯ、およびＡｌ2Ｏ3からなる球状ガラス
であり、且つ、充填材ガラスとガラス以外の成分の硬化
物の屈折率差の絶対値については、予め、充填材以外の
硬化物の屈折率を確認し、表１及び表２の値になるよう
に前記ガラスの成分比を調整した。
（Ａ）〜（Ｄ）に相当する成分、およびその他添加剤
を、表１、２に示した配合割合で混合し、２本ロールを
用いて、５０〜９０℃で５分間混練し、得られた混練物
シートを、冷却後粉砕して樹脂組成物を得た。なお、本
実施例、比較例において用いたガラス充填材は、すべて
ＳｉＯ2、ＣａＯ、およびＡｌ2Ｏ3からなる球状ガラス
であり、且つ、充填材ガラスとガラス以外の成分の硬化
物の屈折率差の絶対値については、予め、充填材以外の
硬化物の屈折率を確認し、表１及び表２の値になるよう
に前記ガラスの成分比を調整した。
【００２８】評価方法は以下の通りであり、結果は表
１、２にまとめて示す。 ［光透過率の測定］上記の樹脂組成物タブレットを、金
型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、硬化時間９
０秒の条件でトランスファー成形し、３０×１０×１ｍ
ｍの成形品を得た。この成形品を、積分球を搭載した分
光光度計（島津製作所製自記分光光度計ＵＶ−３１０
０）を用いて、波長４００ｎｍ、厚み１ｍｍの光透過率
を測定した。
１、２にまとめて示す。 ［光透過率の測定］上記の樹脂組成物タブレットを、金
型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、硬化時間９
０秒の条件でトランスファー成形し、３０×１０×１ｍ
ｍの成形品を得た。この成形品を、積分球を搭載した分
光光度計（島津製作所製自記分光光度計ＵＶ−３１０
０）を用いて、波長４００ｎｍ、厚み１ｍｍの光透過率
を測定した。
【００２９】［ガラス転移温度の測定］上記の樹脂組成
物タブレットを、金型温度１５０℃、注入圧力６．８６
ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件でトランスファー成形
し、この成形品を、温度１５０℃の熱風オーブンで２時
間ポストキュアした後、熱膨張計（セイコー電子社製Ｔ
ＭＡ１２０）を用い、５℃／分の昇温速度で昇温して、
テストピースの伸び率が急激に変化する温度をガラス転
移点として測定した。
物タブレットを、金型温度１５０℃、注入圧力６．８６
ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件でトランスファー成形
し、この成形品を、温度１５０℃の熱風オーブンで２時
間ポストキュアした後、熱膨張計（セイコー電子社製Ｔ
ＭＡ１２０）を用い、５℃／分の昇温速度で昇温して、
テストピースの伸び率が急激に変化する温度をガラス転
移点として測定した。
【００３０】［吸水率の評価］上記の樹脂組成物タブレ
ットを、金型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、
硬化時間９０秒の条件でトランスファー成形し、直径５
０ｍｍ、厚み３ｍｍの円板状の成形品を得た。この成形
品を、温度１５０℃の熱風オーブンで２時間ポストキュ
アした後、温度８５℃、相対湿度８５％に設定した恒温
恒湿槽に１６８時間放置し、保管前後の重量変化率を吸
水率として測定した。
ットを、金型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、
硬化時間９０秒の条件でトランスファー成形し、直径５
０ｍｍ、厚み３ｍｍの円板状の成形品を得た。この成形
品を、温度１５０℃の熱風オーブンで２時間ポストキュ
アした後、温度８５℃、相対湿度８５％に設定した恒温
恒湿槽に１６８時間放置し、保管前後の重量変化率を吸
水率として測定した。
【００３１】［流動性の評価］成形前の樹脂組成物を、
ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパイラルフロー測定用の
金型を用い、成形温度１７５℃、注入圧力６．８６ＭＰ
ａ、硬化時間５分の条件で成形し、充填した長さが６０
ｃｍを上回るものを○、そうでないものを×として評価
した。
ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じたスパイラルフロー測定用の
金型を用い、成形温度１７５℃、注入圧力６．８６ＭＰ
ａ、硬化時間５分の条件で成形し、充填した長さが６０
ｃｍを上回るものを○、そうでないものを×として評価
した。
【００３２】［耐湿信頼性の評価］上記の樹脂組成物タ
ブレットを、メラミン樹脂クリーニング材によりクリー
ニング済みの耐湿評価用１６ピンＤＩＰ金型を用いて、
金型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、硬化時間
９０秒でトランスファー成形し、温度１５０℃の熱風オ
ーブンで、２時間後硬化させた。得られた光半導体パッ
ケージを、所定の時間１２５℃、２．３気圧のオートク
レーブ中、不飽和１００％の水蒸気中で２０Ｖの電圧を
引加した後、断線不良を調べるＰＣＢＴ（プレッシャー
クッカーバイアステスト）を行なった。評価した半導体
パッケージの内の半数に不良が生じるまでの時間を、Ｐ
ＣＢＴ不良時間とした。なお、評価時間は最長で５００
時間とし、その時点で不良件数が半数未満であったもの
については、不良時間を５００時間以上と表記した。こ
の時間が長いほど、耐湿信頼性が良いことを示す。
ブレットを、メラミン樹脂クリーニング材によりクリー
ニング済みの耐湿評価用１６ピンＤＩＰ金型を用いて、
金型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、硬化時間
９０秒でトランスファー成形し、温度１５０℃の熱風オ
ーブンで、２時間後硬化させた。得られた光半導体パッ
ケージを、所定の時間１２５℃、２．３気圧のオートク
レーブ中、不飽和１００％の水蒸気中で２０Ｖの電圧を
引加した後、断線不良を調べるＰＣＢＴ（プレッシャー
クッカーバイアステスト）を行なった。評価した半導体
パッケージの内の半数に不良が生じるまでの時間を、Ｐ
ＣＢＴ不良時間とした。なお、評価時間は最長で５００
時間とし、その時点で不良件数が半数未満であったもの
については、不良時間を５００時間以上と表記した。こ
の時間が長いほど、耐湿信頼性が良いことを示す。
【００３３】［耐半田性の評価］上記の樹脂組成物タブ
レットを、メラミン樹脂クリーニング材によりクリーニ
ング済みの表面実装用パッケージ（１２ピンＳＯＰ、４
×５ｍｍ、厚み１．２ｍｍ、チップサイズは１．５ｍｍ
×２．０ｍｍ、リードフレームは４２アロイ製）金型を
用いて、金型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、
硬化時間９０秒でトランスファー成形し、温度１５０℃
の熱風オーブンで、２時間後硬化させた。得られた光半
導体パッケージを、温度８５℃、相対湿度６０％の環境
下で、１６８時間放置し、その後２４０℃のＩＲリフロ
ー処理を行った。処理したパッケージを顕微鏡及び超音
波探傷装置で観察し、クラック、チップと樹脂との剥離
の有無を確認した。
レットを、メラミン樹脂クリーニング材によりクリーニ
ング済みの表面実装用パッケージ（１２ピンＳＯＰ、４
×５ｍｍ、厚み１．２ｍｍ、チップサイズは１．５ｍｍ
×２．０ｍｍ、リードフレームは４２アロイ製）金型を
用いて、金型温度１５０℃、注入圧力６．８６ＭＰａ、
硬化時間９０秒でトランスファー成形し、温度１５０℃
の熱風オーブンで、２時間後硬化させた。得られた光半
導体パッケージを、温度８５℃、相対湿度６０％の環境
下で、１６８時間放置し、その後２４０℃のＩＲリフロ
ー処理を行った。処理したパッケージを顕微鏡及び超音
波探傷装置で観察し、クラック、チップと樹脂との剥離
の有無を確認した。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１中、 注１：油化シェルエポキシ製ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量４７
５）、 注２：三井化学製ビスフェノール型エポキシ樹
脂（エポキシ当量９５０、一般式（２）で表されるエポ
キシ樹脂で、Ｒ＝Ｃ（ＣＨ3）2が７０％、ＣＨ2が３０
％含み、ｎ＝６）、 注３：日産化学製トリグリシジル
イソシアヌレート（エポキシ当量１００）、 注４：日
本化薬製オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
（エポキシ当量２１０）、 注５：ダイセル化学製脂肪
族環状エポキシ樹脂（エポキシ当量１３２）、 注６：
新日本理化製ヘキサヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサ
ヒドロ無水フタル酸の混合物、 注７：新日本理化製テ
トラヒドロ無水フタル酸、 注８：住友化学製フェノー
ル系酸化防止剤、注９：日本ユニカー製シラン系カップ
リング剤、 注１０：離型剤。
スフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量４７
５）、 注２：三井化学製ビスフェノール型エポキシ樹
脂（エポキシ当量９５０、一般式（２）で表されるエポ
キシ樹脂で、Ｒ＝Ｃ（ＣＨ3）2が７０％、ＣＨ2が３０
％含み、ｎ＝６）、 注３：日産化学製トリグリシジル
イソシアヌレート（エポキシ当量１００）、 注４：日
本化薬製オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
（エポキシ当量２１０）、 注５：ダイセル化学製脂肪
族環状エポキシ樹脂（エポキシ当量１３２）、 注６：
新日本理化製ヘキサヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサ
ヒドロ無水フタル酸の混合物、 注７：新日本理化製テ
トラヒドロ無水フタル酸、 注８：住友化学製フェノー
ル系酸化防止剤、注９：日本ユニカー製シラン系カップ
リング剤、 注１０：離型剤。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２中、注１：油化シェルエポキシ製ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量４７５）、
注２：三井化学製ビスフェノール型エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量９５０、 一般式（１）で表されるエポキシ
樹脂で、Ｃ（ＣＨ3）2が７０％、ＣＨ2が３０％含み、
ｎ＝６）、 注３：日産化学製トリグリシジルイソシア
ヌレート（エポキシ当量１００）、 注４：日本化薬製
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ
当量２１０）、 注５：ダイセル化学製脂肪族環状エポ
キシ樹脂（エポキシ当量１３２）、 注６：新日本理化
製ヘキサヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水
フタル酸との混合物、 注７：水酸基当量１０３、軟化
点９５℃のフェノールノボラック樹脂、 注８：サンア
プロ製ジアザビシクロウンデセンとオクチル酸との塩、
注９：住友化学製フェノール系酸化防止剤、 注１
０：日本ユニカー製シラン系カップリング剤、 注１
１：離型剤、 注１２：ガラスＢを篩で分級して得た球
状ガラス、 注１３：ガラスＢを篩で分級して得た球状
ガラス、 注１４：平均粒径１０ｎｍ、屈折率１．４６
２の破砕状結晶シリカ、注１５：金型のゲート詰まりが
発生し、成形不良となった。
フェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量４７５）、
注２：三井化学製ビスフェノール型エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量９５０、 一般式（１）で表されるエポキシ
樹脂で、Ｃ（ＣＨ3）2が７０％、ＣＨ2が３０％含み、
ｎ＝６）、 注３：日産化学製トリグリシジルイソシア
ヌレート（エポキシ当量１００）、 注４：日本化薬製
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ
当量２１０）、 注５：ダイセル化学製脂肪族環状エポ
キシ樹脂（エポキシ当量１３２）、 注６：新日本理化
製ヘキサヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水
フタル酸との混合物、 注７：水酸基当量１０３、軟化
点９５℃のフェノールノボラック樹脂、 注８：サンア
プロ製ジアザビシクロウンデセンとオクチル酸との塩、
注９：住友化学製フェノール系酸化防止剤、 注１
０：日本ユニカー製シラン系カップリング剤、 注１
１：離型剤、 注１２：ガラスＢを篩で分級して得た球
状ガラス、 注１３：ガラスＢを篩で分級して得た球状
ガラス、 注１４：平均粒径１０ｎｍ、屈折率１．４６
２の破砕状結晶シリカ、注１５：金型のゲート詰まりが
発生し、成形不良となった。
【００３８】表の結果から明らかなように、本発明の樹
脂組成物は透明性に優れ、良好な耐半田性、耐湿信頼性
を有していることがわかる。
脂組成物は透明性に優れ、良好な耐半田性、耐湿信頼性
を有していることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組
成物は、透明性及び耐半田性に優れており、高い信頼性
を有したオプトデバイスを提供することができる。
成物は、透明性及び耐半田性に優れており、高い信頼性
を有したオプトデバイスを提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CD021 CD051 CD061 CD071 CD111 CD141 DL008 EL136 EL146 EN137 FA088 FD018 FD146 FD157 GJ02 GQ00 4J036 AA01 AA05 AB17 AD01 AD08 AD14 DB15 FA05 GA02 JA07 4M109 AA01 EA03 EB02 EB04 EB13 EC05 EC11 GA01
Claims (8)
- 【請求項１】 １分子内に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬化剤（Ｂ）、硬化促
進剤（Ｃ）、充填材（Ｄ）を必須成分とし、硬化促進剤
（Ｃ）が、一般式（１）で表される化合物であり、か
つ、充填材（Ｄ）がガラス粒子であって、該充填材が、
それ以外の成分からなる組成物の硬化物と０．０１以下
の屈折率差を有することを特徴とする光半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物。 【化１】 （式中、Ｎは窒素、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、独立してア
リール基、アルキル基、水素のいずれかであって、同一
であっても異なっていても良い。カウンターアニオンＸ
-は、脂肪族或いは芳香族カルボン酸を示す。） - 【請求項２】 １分子内に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂（Ａ）が、ビスフェノール型エポキシ樹
脂、及び複素環式エポキシ樹脂からなる群より、少なく
とも１つ選ばれる、請求項１記載の光半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物。 - 【請求項３】 ビスフェノール型エポキシ樹脂が、一般
式（２）で表されるエポキシ樹脂である、請求項２記載
の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化２】 （但し、式中、ＲはＣ（ＣＨ3）2またはＣＨ2を表し、
それぞれ少なくとも１個以上有する。ｎは１以上、７以
下である。） - 【請求項４】 複素環式エポキシ樹脂が、トリグリシジ
ルイソシアヌレートである、請求項２記載の光半導体封
止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項５】 １分子内に２個以上のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂（Ａ）が、一般式（２）で表されるエポ
キシ樹脂、及びトリグリシジルイソシアヌレートを必須
とする、請求項１記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組
成物 - 【請求項６】 ガラス粒子が、ＳｉＯ2、ＣａＯ、およ
びＡｌ2Ｏ3からなる、平均粒径５μｍ以上、１００μｍ
以下の球状粒子であり、１ｍｍの光路長で波長４００ｎ
ｍにおいて８０％以上の光透過率を有する、請求項１記
載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の光半導
体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止されたこと
を特徴とする光半導体装置。 - 【請求項８】 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬
化物が、２．０パーセント以下の吸水率、及び８０パー
セント以上の波長４００ｎｍの光透過率を有する請求項
７に記載の光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225081A JP2002105291A (ja) | 2000-07-27 | 2001-07-25 | 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-227898 | 2000-07-27 | ||
| JP2000227898 | 2000-07-27 | ||
| JP2001225081A JP2002105291A (ja) | 2000-07-27 | 2001-07-25 | 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002105291A true JP2002105291A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=26596860
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225081A Pending JP2002105291A (ja) | 2000-07-27 | 2001-07-25 | 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002105291A (ja) |
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-
2001
- 2001-07-25 JP JP2001225081A patent/JP2002105291A/ja active Pending
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