JP2003048954A - 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
田性に優れ、又作業性、生産性に優れる光半導体用エポ
キシ樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】(A)ε−カプロラクトン変性ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂、(B)硬化剤及び(C)硬化促進
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。
Description
半田性に優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関
する。
化剤として酸無水物を用いたエポキシ樹脂組成物が透明
性に優れ、又、波長900〜1000nmの近赤外領域
での透過率にも優れているのでフォトセンサー等に使用
されている。しかし、酸無水物を用いたエポキシ樹脂組
成物は温度100〜125℃、湿度85〜100%RH
という高温高湿条件下に置かれた場合、酸無水物とエポ
キシ基の反応により生じたエステル基が加水分解され白
濁して光透過率が著しく低下するという欠点を有してい
る。また、親水性が高いため、一般に樹脂組成物の吸水
率が高くなり、表面実装型パッケージをIRリフロー等
で実装した場合、熱衝撃によるパッケージのクラック
や、素子・リードフレームとエポキシ樹脂組成物の硬化
物との剥離が生じやすいという問題がある。この問題点
を改良するためシリコーンオイルを添加して耐湿性を良
くする方法(特開昭61−127723)、カップリン
グ剤を添加し耐湿性を良くする方法(特開昭61−12
7724)等が提案されているが、未だ満足するものは
得られていない。従って耐湿性が必要とされるエリアセ
ンサー等の用途にはガラスを用いて機密封止した光半導
体が用いられているが組立コストが高いという欠点があ
り、生産性に優れた光半導体エポキシ樹脂系成形材料が
望まれている。
でも光透過率の低下が小さく、耐半田性に優れ、又作業
性、生産性に優れる光半導体用エポキシ樹脂組成物を提
供することを目的とする。
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、上記問題点を満
足させる光半導体用エポキシ樹脂組成物が得られること
を見出したものである。即ち本発明は(1)(A)ε−
カプロラクトン変性ビスフェノール型エポキシ樹脂、
(B)硬化剤及び(C)硬化促進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、(2)ε−カプ
ロラクトン変性ビスフェノール型エポキシ樹脂がε−カ
プロラクトン変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂であ
る上記(1)記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
(3)硬化剤が、フェノール系硬化剤である上記(1)
ないし(2)記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
(4)上記(1)ないし(3)のいずれか1項に記載の
エポキシ樹脂組成物で封止された光半導体に関する。
(A)は、ビスフェノール型エポキシ樹脂とビスフェノ
ール類を付加反応させて出来るアルコール性水酸基にε
-カプロラクトンを開環重合させて得ることができ、例
えば、特開平3−221517に記載されているような
製法で得ることができる。ここで得られるエポキシ樹脂
(A)はその性状に制限はないが、エポキシ当量が20
00g/eq以下であるものが好ましい。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、ビスフェノールP型エポキシ樹
脂等が挙げられるが、好ましくは、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型エポキシ樹脂が挙げられ、特に好ましく
は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が用いられる。
(A)は、物性の妨げにならない範囲内で、他のエポキ
シ樹脂を組み合わせて用いることが出来る。他のエポキ
シ樹脂の具体例としては、ポリフェノール化合物のグリ
シジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂、各種ノ
ボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エ
ポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹
脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルア
ミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシ
ジル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。ポリフェノー
ル化合物のグリシジルエーテル化物である多官能エポキ
シ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールS、4,4’−ビフェニルフェノー
ル、テトラメチルビスフェノールA、ジメチルビスフェ
ノールA、テトラメチルビスフェノールF、ジメチルビ
スフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、ジメ
チルビスフェノールS、テトラメチル−4,4’−ビフ
ェノール、ジメチル−4,4’−ビフェニルフェノー
ル、1−(4−ヒドロキシフェニル)−2−[4−
(1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エチル)
フェニル]プロパン、2,2’−メチレン−ビス(4−
メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’
−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチ
ルフェノール)、トリスヒドロキシフェニルメタン、レ
ゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ジイソ
プロピリデン骨格を有するフェノール類、1,1−ジ−
4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格
を有するフェノール類、フェノール化ポリブタジエン等
のポリフェノール化合物のグリシジルエーテル化物であ
る多官能エポキシ樹脂が挙げられ、各種ノボラック樹脂
のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂と
しては、フェノール、クレゾール類、エチルフェノール
類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビス
フェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、
ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラッ
ク樹脂、キシリレン骨格含有フェノールノボラック樹
脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラッ
ク樹脂、ビフェニル骨格含有フェノールノボラック樹
脂、フルオレン骨格含有フェノールノボラック樹脂等の
各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物が挙げら
れ、脂環式エポキシ樹脂としては3,4−エポキシシク
ロヘキシルメチル3’,4’−シクロヘキシルカルボキ
シレート等シクロヘキサン等の脂肪族骨格を有する脂環
式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂としては1,4
−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ペンタ
エリスリトール、キシリレングリコール誘導体等の多価
アルコールのグリシジルエーテル類、複素環式エポキシ
樹脂としてはイソシアヌル環、ヒダントイン環等の複素
環を有する複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル
系エポキシ樹脂としてはヘキサヒドロフタル酸ジグリシ
ジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエス
テル等のカルボン酸類からなるエポキシ樹脂、グリシジ
ルアミン系エポキシ樹脂としてはアニリン、トルイジ
ン、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミ
ン、ジアミノジフェニルメタン誘導体、ジアミノメチル
ベンゼン誘導体等のアミン類をグリシジル化したエポキ
シ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエ
ポキシ樹脂としてはブロム化ビスフェノールA、ブロム
化ビスフェノールF、ブロム化ビスフェノールS、ブロ
ム化フェノールノボラック、ブロム化クレゾールノボラ
ック、クロル化ビスフェノールS、クロル化ビスフェノ
ールA等のハロゲン化フェノール類をグリシジル化した
エポキシ樹脂が挙げられる。
に制限はないが、透明性の観点から着色性の少ないもの
がより好ましい。通常ビスフェノールA、ビスフェノー
ルF、ビスフェノールS、4,4’−ビフェニルフェノ
ール、テトラメチル−4,4’−ビフェノール、1−
(4−ヒドロキシフェニル)−2−[4−(1,1−ビ
ス−(4−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニル]プ
ロパン、トリスヒドロキシフェニルメタン、レゾルシノ
ール、2,6−ジtert−ブチルハイドロキノン、ジ
イソプロピリデン骨格を有するフェノール類、1,1−
ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン
骨格を有するフェノール類のグリシジル化物である多官
能エポキシ樹脂、フェノール、クレゾール類、ビスフェ
ノールA、ビスフェノールS、ナフトール類等の各種フ
ェノールを原料とするノボラック樹脂、ジシクロペンタ
ジエン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ビフェニル
骨格含有フェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格含
有フェノールノボラック樹脂等の各種ノボラック樹脂の
グリシジルエーテル化物、3,4−エポキシシクロヘキ
シルメチル3’,4’−シクロヘキシルカルボキシレー
ト等のシクロヘキサン骨格を有する脂環式エポキシ樹
脂、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコールのグリシジルエーテル
類、トリグリシジルイソシアヌレート、ヘキサヒドロフ
タル酸ジグリシジルエステルが好ましく用いられる。
更に、これらエポキシ樹脂は耐熱性付与等必要に応じ1
種又は2種以上の混合物として併用することが出来る。
脂の硬化剤として通常用いられているものであれば特に
制限はなく、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、
アミン系硬化剤等が使用できるが、フェノール系硬化剤
が好ましい。フェノール系硬化剤としては例えば、ビス
フェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、
4,4’−ビフェニルフェノール、テトラメチルビスフ
ェノールA、ジメチルビスフェノールA、テトラメチル
ビスフェノールF、ジメチルビスフェノールF、テトラ
メチルビスフェノールS、ジメチルビスフェノールS、
テトラメチル−4,4’−ビフェノール、ジメチル−
4,4’−ビフェニルフェノール、1−(4−ヒドロキ
シフェニル)−2−[4−(1,1−ビス−(4−ヒド
ロキシフェニル)エチル)フェニル]プロパン、2,
2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブ
チルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−
メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリスヒ
ドロキシフェニルメタン、レゾルシノール、ハイドロキ
ノン、ピロガロール、ジイソプロピリデン、テルペン骨
格を有するフェノール類、1,1−ジ−4−ヒドロキシ
フェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノ
ール類、フェノール化ポリブタジエン、フェノール、ク
レゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール
類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ビスフ
ェノールF、ビスフェノールS、ナフトール類、テルペ
ンジフェノール類等の各種フェノールを原料とするノボ
ラック樹脂、キシリレン骨格含有フェノールノボラック
樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラ
ック樹脂、ビフェニル骨格含有フェノールノボラック樹
脂、フルオレン骨格含有フェノールノボラック樹脂、フ
ラン骨格含有フェノールノボラック樹脂等の各種ノボラ
ック樹脂等が挙げられる。このうち、着色、耐熱性の観
点から、パラクレゾールノボラック樹脂、オルソクレゾ
ールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹
脂、テルペン骨格含有ノボラック樹脂等のノボラック樹
脂が好ましい。
ル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無
水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレ
ングリコール無水トリメリット酸無水物、ビフェニルテ
トラカルボン酸無水物等の芳香族カルボン酸無水物、ア
ゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族カル
ボン酸の無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサ
ヒドロフタル酸無水物、ナジック酸無水物、ヘット酸無
水物、ハイミック酸無水物等の脂環式カルボン酸無水物
等が挙げられる。これらの硬化剤のエポキシ樹脂に対す
る使用割合はエポキシ当量1に対し、通常0.5〜1.
3当量、好ましくは0.8〜1.2当量、更に好ましく
は0.9〜1.1当量の範囲である。
ては、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾ
ール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシル
イミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾー
ル、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベ
ンジル−2−メチルイミダゾール、、1−シアノエチル
−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フ
ェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシ
ルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6(2’−メチル
イミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,
4−ジアミノ−6(2’−ウンデシルイミダゾール
(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ
−6(2’−エチル,4−メチルイミダゾール
(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ
−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s
−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2-メチルイミ
ダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニル
イミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−
3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニ
ル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、
1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエ
トキシメチルイミダゾールの各種イミダゾール類、及
び、それらイミダゾール類とフタル酸、イソフタル酸、
テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフ
タレンジカルボン酸、マレイン酸、蓚酸等の多価カルボ
ン酸との塩類、ジシアンジアミド等のアミド類、1,8
−ジアザ−ビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7等の
ジアザ化合物及びそれらのフェノール類、前記多価カル
ボン酸類、又はホスフィン酸類との塩類、テトラブチル
アンモニュウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニ
ュウムブロマイド、トリオクチルメチルアンモニュウム
ブロマイド等のアンモニュウム塩、トリフェニルホスフ
ィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレ
ート等のホスフィン類、2,4,6−トリスアミノメチ
ルフェノール等のフェノール類,アミンアダクト、及び
これら硬化剤をマイクロカプセルにしたマイクロカプセ
ル型硬化促進剤等が挙げられる。これら硬化促進剤のど
れを用いるかは、例えば透明性、硬化速度、作業条件と
いった得られる透明樹脂組成物に要求される特性によっ
て適宜選択される。硬化促進剤は、エポキシ樹脂100
重量部に対し通常0.1〜5重量部の範囲で使用され
る。
応じ着色剤、カップリング剤、レベリング剤、滑剤等を
適宜添加することが出来る。着色剤としては特に制限は
なく、フタロシアニン、アゾ、ジスアゾ、キナクリド
ン、アントラキノン、フラバントロン、ペリノン、ペリ
レン、ジオキサジン、縮合アゾ、アゾメチン系の各種有
機系色素、酸化チタン、硫酸鉛、クロムエロー、ジンク
エロー、クロムバーミリオン、弁殻、コバルト紫、紺
青、群青、カーボンブラック、クロムグリーン、酸化ク
ロム、コバルトグリーン等の無機顔料が挙げられる。
ト、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレ
ート等のアクリレート類からなる分子量4000〜12
000のオリゴマー類、エポキシ化大豆脂肪酸、エポキ
シ化アビエチルアルコール、水添ひまし油、チタン系カ
ップリング剤等が挙げられる。滑剤としてはパラフィン
ワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス等
の炭化水素系滑剤、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミ
チン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸等の高
級脂肪酸系滑剤、ステアリルアミド、パルミチルアミ
ド、オレイルアミド、メチレンビスステアロアミド、エ
チレンビスステアロアミド等の高級脂肪酸アミド系滑
剤、硬化ひまし油、ブチルステアレート、エチレングリ
コールモノステアレート、ペンタエリスリトール(モノ
−,ジ−,トリ−,又はテトラ−)ステアレート等の高
級脂肪酸エステル系滑剤、セチルアルコール、ステアリ
ルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロ
ール等のアルコール系滑剤、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘ
ン酸、リシノール酸、ナフテン酸等のマグネシュウム、
カルシュウム、カドニュウム、バリュウム、亜鉛、鉛等
の金属塩である金属石鹸類、カルナウバロウ、カンデリ
ラロウ、密ロウ、モンタンロウ等の天然ワックス類が挙
げられる。
シプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロ
ピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピ
ルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシ
クロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−(2−
アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメ
チルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエト
キシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベ
ンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラ
ン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン
系カップリング剤剤、イソプロピル(N−エチルアミノ
エチルアミノ)チタネート、イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート、チタニュウムジ(ジオクチルピロ
フォスフェート)オキシアセテート、テトライソプロピ
ルジ(ジオクチルフォスファイト)チタネート、ネオアル
コキシトリ(p−N−(β−アミノエチル)アミノフェニ
ル)チタネート等のチタン系カップリング剤、Zr−ア
セチルアセトネート、Zr−メタクリレート、Zr−プ
ロピオネート、ネオアルコキシジルコネート、ネオアル
コキシトリスネオデカノイルジルコネート、ネオアルコ
キシトリス(ドデカノイル)ベンゼンスルフォニルジルコ
ネート、ネオアルコキシトリス(エチレンジアミノエチ
ル)ジルコネート、ネオアルコキシトリス(m−アミノフ
ェニル)ジルコネート、アンモニュウムジルコニュウム
カーボネート、Al−アセチルアセトネート、Al−メ
タクリレート、Al−プロピオネート等のジルコニュウ
ム、或いはアルミニュウム系カップリング剤が挙げられ
るが好ましくはシラン系カップリング剤である。カップ
リング剤を使用する事により耐湿信頼性が優れ、吸湿後
の接着強度の低下が少ない硬化物が得られる。
樹脂、硬化剤、硬化促進剤並びに必要によりカップリン
グ剤、着色剤及びレベリング剤等の配合成分を、配合成
分が固形の場合はヘンシェルミキサー、ナウターミキサ
ー等の配合機を用いて混合後、ニーダー、エクストルー
ダー、加熱ロールを用いて80〜120℃で混練し冷却
後、粉砕して粉末状として得ることができる。一方、配
合成分が液状の場合はプラネタリーミキサー等を用いて
均一に分散して本発明のエポキシ樹脂組成物とする。
成物を用いて、LD、フォトセンサー、トランシーバー
等の光半導体を封止し本発明の光半導体を得るには、ト
ランスファーモールド、コンプレッションモールド、イ
ンジェクションモールド等の従来の成型方法で成形すれ
ば良い。
に説明するが、本発明がこれらの実施例のみに限定され
るものではない。尚、実施例、比較例において「部」は
重量部を意味する。
合で混合し、本発明または比較用のエポキシ樹脂組成物
を得た。 エポキシ樹脂1:ε−カプロラクトン変性ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂(エポキシ当量1260eq/g) エポキシ樹脂2:ε−カプロラクトン変性ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂(エポキシ当量930eq/g) エポキシ樹脂3:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三
井化学製エポミックR−304) エポキシ樹脂4:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(J
ER製エピコート828) 硬化剤:フェノールノボラック樹脂(明和化学製H−
1) 硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(TPP:試薬)
成物につき、下記の物性試験を行い。その結果を表1の
「硬化物の物性の欄」に示した。(耐半田性)実施例ま
たは比較例で得られた組成物が固形の場合は、1.4×
1.9×0.95tmmの片面鏡面加工済みSiチップ
を搭載した12PIN SOP 42アロイ製リードフ
レーム模擬素子に低圧トランスファーを用い、金型温度
150℃、脱型時間10分、ポストキュア150℃×1
時間の硬化条件で試験用素子を作成した。また、実施例
または比較例で得られた組成物が液状の場合は上記と同
じ模擬素子を用いて注型により、120℃×2時間の硬
化条件で試験用素子を得た。これらの素子を30℃、7
0%RHの条件下72時間放置後、半田浴に各温度で3
0秒浸漬し、樹脂の剥離及びクラックの有無を超音波顕
微鏡により観察した。(透過性)実施例または比較例で
得られた組成物が固形の場合は、低圧トランスファーを
用い、金型温度150℃、脱型時間10分、ポストキュ
ア150℃×1時間の硬化条件で厚み1mm、20mm
×15mmの試験片を作成した。また、実施例または比
較例で得られた組成物が液状の場合は注型により、12
0℃×2時間の硬化条件で同様な形状の試験片を得た。
これらの試験片を用い、分光光度計により透過率を測定
した。950nmの透過率を表1に示した。
ら明らかなように耐半田性に優れる光半導体封止用エポ
キシ樹脂組成物が得られた。
Claims (4)
- 【請求項1】(A)ε−カプロラクトン変性ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂、(B)硬化剤及び(C)硬化促進
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。 - 【請求項2】ε−カプロラクトン変性ビスフェノール型
エポキシ樹脂がε−カプロラクトン変性ビスフェノール
A型エポキシ樹脂である請求項1記載の光半導体用エポ
キシ樹脂組成物。 - 【請求項3】硬化剤が、フェノール系硬化剤である請求
項1ないし2記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項4】請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
エポキシ樹脂組成物で封止された光半導体。
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