JP2002234990A - 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】透明性、耐半田性及び離型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（Ａ）、酸無水物硬化剤（Ｂ）、硬化促進
剤（Ｃ）、無機充填剤（Ｄ）、離型剤（Ｅ）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、無
機充填剤（Ｄ）がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、及びＣａＯを必
須成分とするガラス粉末で、前記ガラス成分の屈折率と
ガラス以外の成分からなる組成物の硬化物の屈折率との
差が、波長５００ｎｍ以下、波長３００ｎｍ以上の範囲
で、±０．０１以下であ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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明性、耐半田性
及び離型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。

【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、特許第２９７０２１４
号公報では、特定構造のエポキシ樹脂を用いることで耐
熱性と透明性が得られることが示されているが、組み合
わせる硬化剤に酸無水物を用いている。確かに、硬化剤
に酸無水物を用いた場合、高い透明性が得られ、可視光
領域でも高い透過率が得られる。しかしながら、酸無水
物硬化剤型のエポキシ樹脂組成物は、酸無水物基が親水
性が高いため、樹脂組成物の吸水率が高くなり、表面実
装型の光半導体パッケージを、ＩＲリフロー等で実装す
ると、熱衝撃によるパッケージクラックやチップやリー
ドフレームと樹脂間に剥離が多発するという問題があ
る。

【０００４】上記の問題点を解決するために、充填剤を
添加することが代表的な手法であることは当業者間では
公知のことである。これは、シリカなどの無機質充填材
を、樹脂組成物中に高い比率で充填することで、封止樹
脂組成物の吸水率、線膨張係数を低下させ、高温時の変
形やクラックなどを抑止できるものであるが、このよう
にして得た樹脂組成物は、シリカ粒子と樹脂の界面で起
こる光の反射や屈折の影響により、樹脂硬化物の光透過
性は極端に低いものとなる。樹脂組成物の硬化物中を光
線が透過する際、樹脂と充填材との界面において反射・
屈折される光線の量は、界面前後での屈折率の差に比例
する事が知られており、一般的なシリカ粒子の屈折率
は、１．４前後であるのに対し、エポキシ樹脂の硬化体
は、１．５前後であり、充填材種を変えない限り、この
点を解消することは難しい。

【０００５】これを解消するために、特開平６−６５４
７３号公報では、シリカ以外の充填材として、Ｓｉ
Ｏ₂、ＣａＯおよびＡｌ₂Ｏ₃を主成分とするガラス粒子
を、光半導体封止用樹脂組成物の充填材として用いる技
術が述べられている。この技術によれば、各成分の組成
を変化させることや、金属元素類を添加することで、充
填材の屈折率を容易に変化させることができる。しか
し、本発明者らが光半導体封止用樹脂組成物の充填材と
して、該技術によるガラス充填材を用いたところ、確か
に透明性は高くなるが、光半導体封止用樹脂組成物とし
ては、未だ不十分な透明性である。本発明者らは、透明
性が不十分な点は、ガラス充填材自体の光透過率に帰因
すると類推した。また、耐半田性の試験を行ったとこ
ろ、パッケージクラック等の不良が発生した。前述の通
り該充填材を用いることにより、ある程度の透明な硬化
物を得ることは可能であるが、充填材種やその添加量の
みで耐半田性を得ることは難しい。

【０００６】さらに、特開平３−２９６５１９号公報で
は、充填剤の屈折率に対して、充填剤以外の成分の屈折
率が、ある一定の範囲とする技術が述べられている。こ
の技術によれば、充填剤の屈折率の温度依存性と充填剤
以外の成分の屈折率の温度依存性の相違に着目し、充填
材と充填材以外の成分の屈折率を整合させている。しか
し、この技術によっても光半導体封止用樹脂組成物とし
ては、未だ不十分な透明性である。本発明者らは、屈折
率の温度依存性ではなく、波長依存性に帰因すると類推
した。

【０００７】光半導体封止用材料は、可視光を透過する
ことが必須であるが、同時に金型からの離型性も重要な
項目である。離型性を良くするために、成形する毎にフ
ッ素系やシリコーン系などの離型剤を金型に直接噴霧す
る場合があるが、その場合連続成形の生産効率を下げる
ことになる。そこで、これまでに封止材料中に離型剤を
予め添加混合する検討が行われている。従来公知の離型
剤を添加した場合、離型剤の種類によっては、その添加
量を増やすと離型性は向上するが、樹脂硬化物に曇りが
生じ、光透過率が低下する。添加量を減らすと離型性が
悪くなり、金型からパッケージが離型する際に、パッケ
ージにクラックが生じたり、リードフレームの曲がりが
光半導体装置の変形が発生する。すなわち、透明性と離
型性の面で両方の特性を満たす樹脂組成物は未だ開発が
なされていない。

【０００８】特許２７８１２７９号公報には、特定構造
の化合物を離型剤として、光半導体封止用の材料に予め
添加することが記載されているが、本発明者らが光半導
体封止用の材料に添加したところ、金型からの離型性は
優れるが、樹脂硬化物に曇りが生じ、光半導体封止用樹
脂組成物としては未だ不十分な透明性である。本発明者
らは、この曇りの原因は、離型剤が結晶化して、樹脂硬
化物中に分散しているために透明性が低下していると推
察した。

【０００９】また、特開平６−２２８２８１号公報に
は、ある種の界面活性剤を樹脂組成物に添加すること
で、光学ムラのない樹脂組成物を得る技術が述べられて
いるが、このような界面活性剤は、物によっては離型性
を向上する目的で使用している離型剤の成分を樹脂に相
溶させ、その離形性を著しく低下させることがある。こ
のように透明性、離型性並びに流動性をも両立させる封
止用エポキシ樹脂組成物を得ることは、かなり難しいの
が現状である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、透明性、耐
半田性及び離型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を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、特定の無機充
填剤及び内部離型剤を用い、吸水率を低減し、かつ高い
光透過率とすることにより透明性、耐半田性及び離型性
に優れた樹脂組成物を用いることにより、上記目標を達
成するに至った。

【００１２】すなわち、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）、無機充填剤（Ｄ）、離型剤
（Ｅ）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、無機充填剤（Ｄ）がＡｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、及びＣａＯを必須成分とするガラス粉末で、前記
ガラス成分の屈折率とガラス以外の成分からなる組成物
の硬化物の屈折率との差が、波長５００ｎｍ以下、波長
３００ｎｍ以上の範囲で、±０．０１以下であることを
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。

【００１３】

【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
されるものではないが、透明性の観点から着色の少ない
エポキシ樹脂を用いることがより好ましい。その具体的
事例は、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、水素化添加ビスフェノールＡ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が上げられる
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種以上用いても何ら差し支えない。

【００１４】樹脂組成物の硬化物の耐半田性、透明性に
ついて着目すると、エポキシ樹脂は１分子内に３個以上
のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であることがより好
ましく、ビスフェノール型のエポキシ樹脂やトリグリシ
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
樹脂が好ましく、これらを組み合わせた場合、硬化物の
耐熱性が高くなり、また透明性が向上し、より好まし
い。

【００１５】さらに、トリグリシジルイソシアヌレート
などの多官能のエポキシ樹脂を単独で用いる場合、硬化
物は脆くなる場合がある。これらを改善するには、ビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂に代表されるビスフェノー
ル型のエポキシ樹脂を併用することがより好ましい。ビ
スフェノール型エポキシ樹脂としては、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が例示することが
できる。樹脂組成物の溶融粘度を考慮すると、ビスフェ
ノールＦ型エポキシ樹脂を用いた場合、溶融粘度が低く
なり、低溶融粘度の樹脂組成物は成形時に流動ムラが発
生しない点でより好ましい。一方、色調安定性に着目す
ると、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が色調安定性に
優れた分子構造を有しており、より好ましい。これら両
者の特長を兼ね備えたものとして、一般式（１）で表さ
れるエポキシ樹脂を用いれば、低溶融粘度で、色調安定
性に優れるのでより好ましい。さらにｎは１以上、５以
下の場合、ハンドリング性、成形性の点でより好まし
い。

【００１６】

【化６】 （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、５以下である。）

【００１７】さらに透明性に着目すると、波長３００ｎ
ｍ以下の短波長域に吸収のある芳香環を分子内に有さな
い脂肪族や複素環式のエポキシ樹脂がより好ましい。こ
こで言う複素環式とは２種以上の原子で形成された環を
有する化合物のことである。中でも、トリグリシジルイ
ソシアヌレートなどが例示できるが、多官能であるトリ
グリシジルイソシアヌレートが硬化物の耐熱性が高くな
り、より好ましい。前述のとおり、トリグリシジルイソ
シアヌレートなどの多官能のエポキシ樹脂を単独で用い
ると、硬化物が脆くなる場合があり、ビスフェノール型
のエポキシ樹脂とトリグリシジルイソシアヌレートなど
の多官能エポキシ樹脂を組み合わせて用いることがより
好ましい。

【００１８】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。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少
なくとも１つを用いると、透明性の観点で、より好まし
い。さらに、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の両者を必須すると、より好ま
しい。

【００１９】本発明に用いる硬化促進剤（Ｃ）として
は、通常、エポキシ樹脂のアニオン硬化に用いられるも
のは、すべて使用可能であるが、例示するならば、イミ
ダゾール類、３級アミン、４級アンモニウム塩、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７などの
双環式アミジン類とその誘導体、ホスフィン類、ホスホ
ニウム塩類などが一般的であるが、硬化性がよく、着色
がないものであれば、何ら限定されるものではなく、単
独でも２種以上用いても差し支えない。イミダゾール
類、イミダゾール塩類、双環式アミジン類、双環式アミ
ジン類のカルボン酸塩、ホスフィン類及びホスホニウム
塩類は、硬化性、透明性の観点で、より好ましい。

【００２０】中でもイミダゾール類が好ましく、特に、
２−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイ
ミダゾールは、少量の添加量でもエポキシ樹脂に対して
高い活性を示す。光半導体の封止の際は、１８０℃とい
った高温で成形すると着色するおそれがあるので、１５
０℃程度の比較的低い硬化温度で成形すると良い。

【００２１】本発明に用いる無機充填剤（Ｄ）は、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、及びＣａＯを必須成分とするガラス粉
末であり、ガラス成分の屈折率とガラス以外の成分から
なる樹脂組成物の硬化物の屈折率との差が、波長５００
ｎｍ以下、波長３００ｎｍ以上の範囲で±０．０１以下
である。屈折率差が±０．０１を越えると、無機充填剤
の表面で光の散乱損失が生じ、透明性を下げる。一方、
ガラス成分とガラス以外の成分からなる樹脂組成物の屈
折率は波長によって変化することは当業者間では公知で
ある。前述の特開平３−２９６５１９号公報に記載の技
術のように、ナトリウムＤ線を用いた波長５８９ｎｍで
屈折率を±０．０１以下としても、ガラス成分の波長に
対する屈折率の変化、すなわち屈折率の波長依存性は小
さいが、ガラス以外の成分からなる樹脂組成物のそれは
大きい。ガラスの屈折率としては、前記３成分の成分比
を調整することで、屈折率を変化させることができ、例
えば、Ａｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂：ＣａＯ＝１５〜２０重量パ
ーセント：５５〜６０重量パーセント：２０〜２５重量
パーセントとし、それぞれの合計が１００となるように
調整すると屈折率が１．５６近傍の値となる。また、ガ
ラスには消泡剤などの添加剤が添加されていても良い。

【００２２】ここで、ガラス成分とガラス以外の成分か
らなる樹脂組成物の屈折率について、それぞれの波長に
対する影響を示すと、Ａｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂：ＣａＯ＝１
５重量パーセント：５５重量パーセント：２５重量パー
セントを主成分とするガラスは、波長５８９ｎｍで１．
５５４、波長５５０ｎｍで１．５５６、波長４５０ｎｍ
で１．５６３であるのに対し、ガラス以外の成分からな
る樹脂組成物は波長５８９ｎｍで１．５５４、波長５５
０ｎｍで１．５５８、波長４５０ｎｍで１．５７０とよ
り低波長での屈折率が高くなる。よって、ガラス成分と
ガラス以外の成分からなる樹脂組成物の屈折率を５８９
ｎｍで±０．０１以下に合わせても、波長３５０ｎｍや
４００ｎｍでは、±０．０１以上となって透明性が低下
する。樹脂組成物の光の散乱損失は波長８００ｎｍとい
った長波長に比べて、低波長の４００ｎｍや５００ｎｍ
で散乱損失が大きくなる。さらに波長３５０ｎｍといっ
た紫外光領域では特に散乱損失が大きい。従って、より
低波長側で光の損失を少なくすると、長波長では散乱損
失の影響が少なく、大幅な透明性の低下が少なくなる。

【００２３】さらに、高い透明性を得るためには、無機
充填剤が球状であり、平均粒径が５μｍ以上、１００μ
ｍ以下であることがより好ましい。形状を球状とするこ
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、平均粒径が５μｍ未満の
場合、ガラス粉末が凝集して透明性を低下する。一方、
平均粒径が１００μｍを越える場合、成形時の成形不良
が生じる。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。ここで無機充填
剤の粒径測定には、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。

【００２４】さらに、樹脂組成物の高い透明性を得るた
めにガラス粉末の波長４００ｎｍの光透過率が８０％以
上であることが好ましい。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８
０％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％以上となるガラスとして
は、ガラスの製造工程中に脱泡する工程を加えること
や、ガラスの溶融時に空気や窒素などのガスを吹き込ん
でバブリングすることで、ガラス内部の気泡が減らすこ
とができ、光透過率が８０％以上となるガラスを得るこ
とができる。

【００２５】無機充填剤の配合量は、全エポキシ樹脂組
成物中に５重量パーセント以上、７０重量パーセント以
下であることがより好ましい。配合量が、５重量パーセ
ント未満の場合、吸水率の低減効果が僅かであり、耐半
田性が向上しない場合がある。一方、７０重量パーセン
トを超える場合、成形時の成形不良が生じる場合があ
る。

【００２６】本発明で用いる離型剤（Ｅ）は、一般式
（２）で表される化合物である。

【化７】 （但し、式中、ｋの値が３０〜７０であり、ｍの値は１
〜５であり、ｎの値は１５〜４５である。Ｒ₁、Ｒ₂は水
素原子もしくは一価のアルキル基であり、少なくとも一
方が一価のアルキル基である。）

【００２７】一般式（２）で表される化合物は、１分子
内にエポキシ樹脂に相溶する性質と相溶しない性質の両
者の性質を有しているため、従来の離型剤とは異なり、
透明性と離型性を両立することができる。さらに、相溶
する性質を有する構造である、ポリエーテル構造は非結
晶の構造を有しており、エポキシ樹脂組成物と混合して
も、樹脂硬化物中で離型剤が結晶化することがない。

【００２８】離型剤（Ｅ）は、全エポキシ樹脂組成物中
に０．０１重量パーセント以上、５重量パーセント以下
の割合で配合されていることが、より好ましく、０．０
１重量パーセントを下まわるとパッケージの離型性が悪
く、また、５重量パーセントを越えると樹脂硬化物に曇
りが生じ、透明性が低下する。非晶性の面で、一般式
（２）中のＲ₁、Ｒ₂の少なくも一つはメチル基であるこ
とがより好ましい。離型剤（Ｅ）は当業者間では公知の
技術によって合成することができる。

【００２９】本発明で高い透明性と耐半田性を得るため
に重要な点は、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸水率と
光透過率である。本発明者らは耐半田性は樹脂組成物の
硬化物の吸水率に大きく起因することを見出した。すな
わち、試験方法として、試験片の大きさは直径５０ｍ
ｍ、厚み３ｍｍの円板状の試験片を、８５℃、湿度８５
％に設定した高温高湿槽に１６８時間投入した。そし
て、吸湿処理前後の硬化物の重量変化率から算出した吸
水率が２．０％以下であれば、耐半田性の試験で剥離や
クラックといった不良が発生しないことが判明した。吸
水率が２．０％を越えると、樹脂自体の膨潤や界面の劣
化から、耐半田性の試験で剥離が生じたり、クラックが
発生する。

【００３０】また、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化
物の光透過率は、光半導体装置の光学特性に大きく帰因
することを見出した。すなわち、光透過率の測定は、エ
ポキシ樹脂組成物の硬化物を１０×３０×１ｍｍの板状
にし、表面を平滑にして１ｍｍの厚みで測定する。測定
装置としては島津自記分光光度計ＵＶ−３１００（積分
球装置設置型）を用いれば良く、波長４００ｎｍの光透
過率を測定する。光透過率が８０％以上であれば、光半
導体装置の光学特性で良好な結果が得られることが判明
した。光透過率が８０％より低いと、光半導体装置の光
学特性が低下し好ましくない。

【００３１】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、従来公知の他
のエポキシ樹脂、酸化防止剤、離型剤、カップリング
剤、充填剤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。

【００３２】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。成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の合計が樹脂組成物に
２５重量パーセントから９４．９９重量パーセントの範
囲で含まれていることがより好ましい。

【００３３】本発明の樹脂組成物は、（Ａ）〜（Ｅ）成
分、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、（Ａ）、（Ｂ）成分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、冷却、粉砕し
て、さらに残りの成分やその他の添加剤と共に、ミキサ
ー等を用いて混合し、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。

【００３４】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。

【００３５】

【実施例】以下に、本発明について更に詳細に説明する
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。

【００３６】（実施例１〜８、比較例１〜６）（Ａ）〜
（Ｅ）成分に相当する成分、及び各種添加剤等を、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。この樹脂組
成物を、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度
１５０℃、注入圧力６．８６×１０⁶Ｐａ、硬化時間２
分の条件で、各試験で用いる試験片を作製した。但し、
流動性及び耐半田性の評価においては下記に示す成形条
件で行った。評価方法は以下の通り。結果は表１、２に
まとめて示す。

【００３７】（吸水率の評価）直径５０ｍｍ、厚み３ｍ
ｍの円板状の試験片を作製し、８５℃、湿度８５％に設
定した高温高湿槽に放置し、１６８時間後の重量変化率
を吸水率として測定した。

【００３８】（光透過率の測定）１０×３０×１ｍｍの
試験片を作製し、分光光度計（島津製作所製自記分光光
度計ＵＶ−３１００）を用いて、１ｍｍ厚さで４００ｎ
ｍの光透過率を測定した。

【００３９】（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１５０℃、注入圧力６．８６×１
０⁶Ｐａ、硬化時間５分の条件で測定した。この際、充
填長さが６０ｃｍ以上得られたものを流動性○、そうで
ないものを×とした。

【００４０】（ガラス転移温度の測定）１０×５×５ｍ
ｍの試験片を作製し、熱膨張計（セイコー電子社製ＴＭ
Ａ１２０）を用い、５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温して
測定し、試験片の伸び率が急激に変化する温度とした。

【００４１】（離型性の評価）表面実装用パッケージ
（１２ピン、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）を、金型温度１７５℃、注入圧力６．８６ｘ１
０⁶Ｐａ、硬化時間２分でトランスファー成形した。評
価はパッケージがイジェクトピンによって金型から離型
する場合を○、パッケージの変形やクラックが発生する
場合を×とした。

【００４２】（耐半田性の評価）表面実装用パッケージ
（１２ピン、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）を、金型温度１７５℃、注入圧力６．８６ｘ１
０⁶Ｐａ、硬化時間２分でトランスファー成形し、１５
０℃、２時間後硬化させた。得られた光半導体パッケー
ジを、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クラ
ック、チップと樹脂との剥離の有無を見た。

【００４３】

【表１】

【００４４】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４７５）、
注２：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２１５）、 注３：三井化学製
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、Ｒ＝Ｃ（ＣＨ
₃）₂が７０％、ＣＨ₂が３０％含み、ｎ＝４）、 注
４：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１０１）、 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（酸無水物当量１６４）、 注
７：新日本理化製テトラヒドロ無水フタル酸（酸無水物
当量１５２）、 注８：サンアプロ製ジアザビシクロウ
ンデセン、 注９：四国化成製イミダゾール類、 注１
０：住友化学製フェノール系酸化防止剤、 注１１：住
友化学製りん系酸化防止剤 注１２：日本ユニカー製シ
ラン系カップリング剤、 注１３：一般式（２）で表さ
れる離型剤である化合物Ａ、ｋ＝４８、ｍ＝２、ｎ＝２
１、Ｒ₁＝Ｈ、Ｒ₂＝ＣＨ₃、ｋ＝４８に相当するアルコ
ールとプロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイド
を付加させて合成した。 注１４：一般式（２）で表さ
れる離型剤である化合物Ｂ、ｋ＝５４、ｍ＝４、ｎ＝１
８、Ｒ₁＝Ｈ、Ｒ₂＝ＣＨ₃ＣＨ₂ＣＨ₂、ｋ＝５４に相当
するアルコールを用い注１３と同様にして合成した。
注１５：離型剤、注１６：波長４５０ｎｍにおける屈折
率１．５７８に調整した球状ガラス（組成比Ａｌ₂Ｏ₃：
ＳｉＯ₂：ＣａＯ：シリコーン系消泡剤＝１８：５６：
２３：３の調整品）、 注１７：波長４５０ｎｍにおけ
る屈折率１．５７２に調整した球状ガラス（組成比Ａｌ
₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂：ＣａＯ：シリコーン系消泡剤＝１４：
６０：２４：２の調整品）、 注１８：波長４５０ｎｍ
における屈折率１．５８０に調整した球状ガラス（組成
比Ａｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂：ＣａＯ：シリコーン系消泡剤＝
１８：５７：２３：２の調整品）、 注１９：篩を用い
て、平均粒径を調整した。 注２０：試験片形状３５×
１５×１ｍｍ、注２１：無機充填剤の屈折率より、充填
材以外の成分の屈折率を引いた値、注２２：試験片３５
×１５×１ｍｍを用い、アッベ屈折率計で測定した。
注２３：試験片３５×１５×１ｍｍを用い、アッベ屈折
率計で測定した。

【００４５】

【表２】

【００４６】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：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２１５）、 注３：三井化学製
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、Ｒ＝Ｃ（ＣＨ
₃）₂が７０％、ＣＨ₂が３０％含み、ｎ＝４）、 注
４：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１０１）、 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（酸無水物当量１６４）、 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、 注９：四国化成製イミダゾール類、 注１０：
住友化学製フェノール系酸化防止剤、 注１１：住友化
学製りん系酸化防止剤 注１２：日本ユニカー製シラン
系カップリング剤、 注１３：一般式（２）で表される
離型剤である化合物Ａ、ｋ＝４８、ｍ＝２、ｎ＝２１、
Ｒ₁＝Ｈ、Ｒ₂＝ＣＨ₃、 注１４：一般式（２）で表さ
れる離型剤である化合物Ｂ、ｋ＝５４、ｍ＝４、ｎ＝１
８、Ｒ₁＝Ｈ、Ｒ₂＝ＣＨ₃ＣＨ₂ＣＨ₂、 注１５：離型
剤、注１６：波長４５０ｎｍにおける屈折率１．５７８
に調整した球状ガラス（組成比Ａｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ₂：Ｃ
ａＯ：シリコーン系消泡剤＝１８：５６：２３：３の調
整品）、 注１７：波長４５０ｎｍにおける屈折率１．
５４２に調整した球状ガラス（組成比Ａｌ₂Ｏ₃：ＳｉＯ
₂：ＣａＯ：シリコーン系消泡剤＝１９：５８：２１：
２の調整品）、 注１８：波長４５０ｎｍ屈折率１．４
４２の破砕状結晶シリカ、 注１９：篩を用いて、平均
粒径を調整した。 注２０：試験片形状３５×１５×１
ｍｍ、 注２１：無機充填剤の屈折率より、充填材以外
の成分の屈折率を引いた値、 注２２：試験片３５×１
５×１ｍｍを用い、アッベ屈折率計で測定した。 注２
３：試験片３５×１５×１ｍｍを用い、アッベ屈折率計
で測定した。 注２４：金型のゲート詰まりが発生し、
成形不良となった。

【００４７】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、離型性に優れ、良好な耐半田性を有
していることがわかる。

【００４８】

【発明の効果】本発明の製造方法によって得られた光半
導体封止用エポキシ樹脂組成物は、透明性、耐半田性及
び離型性に優れており、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 23/29 (Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｚ 23/31 71:02） //(Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｆ 71:02） Ｆターム(参考） 4J002 CD021 CD051 CD061 CD071 CD141 CH012 DL008 EL136 EL146 EU007 EU117 EW017 EW177 FD018 FD146 FD157 GQ03 4J036 AB17 AD08 DA02 DA05 DB15 DC38 DC40 FA05 FA06 FB12 JA07 4M109 AA01 EA03 EB02 EB09 EB12 EC05 EC11

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【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）、無機充填剤（Ｄ）、離型剤（Ｅ）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、無
   機充填剤（Ｄ）がＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、及びＣａＯを必
   須成分とするガラス粉末で、前記ガラス成分の屈折率と
   ガラス以外の成分からなる組成物の硬化物の屈折率との
   差が、波長５００ｎｍ以下、波長３００ｎｍ以上の範囲
   で、±０．０１以下であ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。
2. 【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
   つ選ばれてなることを特徴とする請求項１記載の光半導
   体封止用エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】ビスフェノール型エポキシ樹脂が、一般式
   （１）で表されるエポキシ樹脂であることを特徴とする
   請求項２記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化１】 （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、５以下である。）
4. 【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ことを特徴とする請求項２記載
   の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
5. 【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（１）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
   することを特徴とする請求項１記載の光半導体封止用エ
   ポキシ樹脂組成物。 【化２】 （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、５以下である。）
6. 【請求項６】酸無水物硬化剤（Ｂ）が、ヘキサヒドロ無
   水フタル酸及び４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸か
   らなる群より少なくとも１つ選ばれてなることを特徴と
   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。
7. 【請求項７】硬化促進剤（Ｃ）が、イミダゾール類、イ
   ミダゾール塩類、双環式アミジン類、双環式アミジン類
   のカルボン酸類、ホスフィン類及びホスホニウム塩類か
   らなる群より少なくとも１つ選ばれるてなることを特徴
   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。
8. 【請求項８】硬化促進剤（Ｃ）が、イミダゾール類であ
   ることを特徴とする請求項７記載の光半導体封止用エポ
   キシ樹脂組成物。
9. 【請求項９】無機充填剤（Ｄ）が、５μｍ以上、１００
   μｍ以下の平均粒径を有し、全エポキシ樹脂組成物中に
   ５重量パーセント以上、７０重量パーセント以下の割合
   で配合されてなることを特徴とする請求項１記載の光半
   導体封止用エポキシ樹脂組成物。
10. 【請求項１０】無機充填剤（Ｄ）が、波長４００ｎｍの
    光透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項９
    記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
11. 【請求項１１】離型剤（Ｅ）が、一般式（２）で表され
    る化合物であることを特徴とする請求項１記載の光半導
    体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化３】 （但し、式中、ｋの値は、４０〜６０であり、ｍの値は
    １〜５であり、ｎの値は１５〜４５である。Ｒ₁、Ｒ₂は
    水素原子もしくは一価のアルキル基であり、少なくとも
    一方が一価のアルキル基である。）
12. 【請求項１２】離型剤（Ｅ）が、全エポキシ樹脂組成物
    中に０．０１重量パーセント以上、５重量パーセント以
    下の割合で配合されてなることを特徴とする請求項１１
    記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
13. 【請求項１３】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（１）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であっ
    て、酸無水物硬化剤（Ｂ）が、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であって、硬
    化促進剤（Ｃ）が、イミダゾール類であって、離型剤
    （Ｅ）が、一般式（２）で表される化合物であることを
    特徴とする請求項１記載の光半導体封止用エポキシ樹脂
    組成物。 【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、５以下である。） 【化５】 （但し、式中、ｋの値は４０〜６０であり、ｍの値は１
    〜５であり、ｎの値は１５〜４５である。Ｒ₁、Ｒ₂は水
    素原子もしくは一価のアルキル基であり、少なくとも一
    方が一価のアルキル基である。）
14. 【請求項１４】請求項１〜１３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光
    半導体装置。
15. 【請求項１５】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ことを
    特徴とする請求項１４記載の光半導体装置。