JP2005239901A - Epoxy resin composition for encapsulating optical semiconductor and optical semiconductor device - Google Patents

Epoxy resin composition for encapsulating optical semiconductor and optical semiconductor device Download PDF

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Shinji Komori
慎司 小森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition for encapsulating optical semiconductors excellent in light transparency and discoloration resistance in high temperature storage and an optical semiconductor encapsulated with the cured material. <P>SOLUTION: The epoxy resin composition is mainly composed of (A) an epoxy resin having not less than two epoxy groups in the molecule, (B) a curing agent for phenolic resins, (C) a curing promotor and (D) crushed molten silica. The composition contains (E) a phenolic antioxidant as an indispensable ingredient. A 1 mm thick cured material of the epoxy resin composition has a 700 nm-1,000 nm light transmittance of ≥15% and a 720 nm light transmittance retention of ≥50% after being exposed to 125°C heat for 1,000 hours. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、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。   The present invention relates to an epoxy resin composition for sealing an optical semiconductor and an optical semiconductor device sealed with a cured product thereof.

IC、LSI等の半導体素子の封止方法としてエポキシ樹脂組成物のトランスファー成形が低コスト、大量生産に適しており、採用されて久しく、信頼性の点でもエポキシ樹脂や硬化剤であるフェノール樹脂の改良により特性の向上が図られてきた。オプトエレクトロニクス関連分野において、無機フィラー充填タイプのエポキシ樹脂組成物は、電気絶縁性、低熱膨張性に優れ、かつ近赤外光を透過するために、高信頼性フォトカプラーに使用されている。   Transfer molding of an epoxy resin composition as a sealing method for semiconductor elements such as IC and LSI is suitable for mass production at low cost and has been used for a long time. Improvements have been made to improve properties. In the field of optoelectronics, inorganic filler-filled epoxy resin compositions are used in highly reliable photocouplers because they are excellent in electrical insulation and low thermal expansion properties and transmit near infrared light.

フォトカプラーは受光素子と発光素子とを組合せ、光を用いて信号を伝えるものである。このため、発光側からの光を効率よく受光側に伝えることが重要である。また外部からの光を遮断するため及び耐湿信頼性を付与するために、二重封止構造を有することが特徴である。すなわち、まず、光伝達能を有する一次封止樹脂で光半導体素子を封止し、続いて遮光性のある二次樹脂で封止する。遮光性のある二次樹脂は通常の半導体封止用エポキシ樹脂を用いることが一般的である。   A photocoupler combines a light receiving element and a light emitting element and transmits a signal using light. For this reason, it is important to efficiently transmit light from the light emitting side to the light receiving side. Moreover, in order to block the light from the outside and to give moisture resistance reliability, it is characterized by having a double sealing structure. That is, first, the optical semiconductor element is sealed with a primary sealing resin having light transmission ability, and subsequently sealed with a secondary resin having a light shielding property. As the secondary resin having a light-shielding property, it is common to use a normal epoxy resin for semiconductor encapsulation.

フォトカプラーの効率は、CTR(Current Transfer Ratio)で表され、発光側の電流と受光側の起電力の比で求められる。このため、これまでに透明ワックス、フィラー形状等についての検討がなされてきたが、高いCTR値を得るためには、樹脂組成物の光透過率、特に850nm〜1000nm付近の近赤外光での高い光透過率が必要である。   The efficiency of the photocoupler is expressed by CTR (Current Transfer Ratio), and is determined by the ratio of the current on the light emitting side and the electromotive force on the light receiving side. For this reason, studies on transparent wax, filler shape, and the like have been made so far, but in order to obtain a high CTR value, the light transmittance of the resin composition, particularly near infrared light in the vicinity of 850 nm to 1000 nm. High light transmittance is required.

さて、一般にフェノール樹脂を硬化剤に用いる場合、熱による酸化現象が起こり、フォトカプラーに用いる一次封止樹脂は、変色する場合がある。こういった不具合に対し、これまでに、様々な検討がなされてきた。   In general, when a phenol resin is used as a curing agent, an oxidation phenomenon due to heat occurs, and the primary sealing resin used for the photocoupler may be discolored. Various examinations have been made so far for these problems.

特許文献1および特許文献2では、特定構造の酸化防止剤を添加された樹脂組成物が記載されている。しかしながら、近年、フォトカプラーはより効率よく光伝達を行うために、低波長域、特に700nm〜800nmの領域の光半導体素子を使用する場合が増えつつある。   Patent Document 1 and Patent Document 2 describe resin compositions to which an antioxidant having a specific structure is added. In recent years, however, photocouplers are increasingly using optical semiconductor elements in a low wavelength region, particularly 700 nm to 800 nm, in order to transmit light more efficiently.

本発明者らが、これまで検討がなされている一次封止樹脂を用いてみると、光半導体素子の発熱によって封止樹脂が酸化され、変色し、光伝達能が低下するものであった。さらに、これまでの封止樹脂は低波長域で使用する光半導体素子にあわず、120℃から180℃といった高温で、1000時間から10000時間といった長期高温保管時に、封止樹脂が変色し、信頼性が著しく低いものであった。
特開平2−86149号公報(全文) 特開2001−234073号公報(全文)
When the present inventors used a primary sealing resin that has been studied so far, the sealing resin was oxidized and discolored by heat generation of the optical semiconductor element, and the light transmission ability was reduced. Furthermore, the conventional sealing resin does not match the optical semiconductor elements used in the low wavelength region, and the sealing resin changes color during long-term storage at a high temperature of 120 to 180 ° C. and 1000 to 10,000 hours. The property was extremely low.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-86149 (full text) JP 2001-234073 A (full text)

本発明は、光透過性に優れ、高温保管時の耐変色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。   The present invention provides an epoxy resin composition for encapsulating an optical semiconductor excellent in light transmittance and excellent in resistance to discoloration during high-temperature storage, and an optical semiconductor device encapsulated with a cured product thereof.

本発明は、
[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)、フェノール樹脂硬化剤(B)、硬化促進剤(C)、溶融破砕シリカ(D)を主成分とするエポキシ樹脂組成物であって、フェノール系酸化防止剤(E)を必須成分として含有し、前記エポキシ樹脂組成物の1mm厚の硬化物において、700nmから1000nmでの光透過率が15%以上であり、かつ、125℃、1000hr処理後の720nmでの光透過率保持率が50%以上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、
The present invention
[1] Epoxy resin composition mainly composed of an epoxy resin (A) having two or more epoxy groups in one molecule, a phenol resin curing agent (B), a curing accelerator (C), and a molten crushed silica (D) A phenolic antioxidant (E) as an essential component, and in a 1 mm thick cured product of the epoxy resin composition, the light transmittance at 700 nm to 1000 nm is 15% or more, and An epoxy resin composition for sealing an optical semiconductor, characterized in that the light transmittance retention at 720 nm after treatment at 125 ° C. for 1000 hours is 50% or more,

[2]上記フェノール系酸化防止剤(E)が、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−tert−アミルヒドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)からなる群より選ばれる少なくとも1つ以上含有する第[1]項記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物、 [2] The phenolic antioxidant (E) is 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,5-di-tert-amylhydroquinone, 2,5-di-tert-butylhydroquinone. 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylene-bis ( 4-ethyl-6-tert-butylphenol) and 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol) at least one selected from the group consisting of photosemiconductor encapsulation according to item [1] Epoxy resin composition for stopping,

[3]上記フェノール系酸化防止剤(E)を、全エポキシ樹脂組成物中に、0.1重量%以上、5重量%以下含有している第[1]及び[2] 項記載の光半導体封止用エポキシ樹脂
組成物、
[3] The optical semiconductor according to [1] and [2], wherein the phenolic antioxidant (E) is contained in the total epoxy resin composition in an amount of 0.1 wt% to 5 wt%. Epoxy resin composition for sealing,

[4]上記溶融破砕シリカ(D)の最大粒径が125μm以下であって、上記溶融破砕シリカ(D)を全エポキシ樹脂組成物中に、30重量%以上、90重量%以下含有している第[1]、[2]又は[3] 項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、 [4] The maximum particle size of the fused crushed silica (D) is 125 μm or less, and the fused crushed silica (D) is contained in the total epoxy resin composition in an amount of 30% by weight to 90% by weight. The epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation according to any one of [1], [2] or [3],

[5]全エポキシ樹脂組成物中に含まれる鉄分が、15ppm以下である第[1]、[2]、[3]又は[4]項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、 [5] The epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation according to any one of [1], [2], [3] or [4], wherein the iron content in the total epoxy resin composition is 15 ppm or less. Stuff,

[6]第[1]乃至[5]項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、
である。
[6] An optical semiconductor device encapsulated with a cured product of the epoxy resin composition for encapsulating an optical semiconductor according to any one of [1] to [5],
It is.

本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、光透過率に優れ、高温保管時の耐変色性と光透過性に優れており、高い信頼性を有し保存性良好なオプトデバイスを提供することができる。   The epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation of the present invention provides an optical device with excellent light transmittance, excellent discoloration resistance and light transmittance during high-temperature storage, and has high reliability and good storage stability. can do.

本発明者らは、特定の充填材を用いることにより、高い光透過率を得て、さらに、特定の酸化防止剤を添加することにより、高温保管時の樹脂変色と光透過率の低下を抑制し、高温保管特性に優れたエポキシ樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors obtain a high light transmittance by using a specific filler, and further suppress a resin discoloration and a decrease in light transmittance during high-temperature storage by adding a specific antioxidant. And it discovered that the epoxy resin composition excellent in the high temperature storage characteristic was obtained, and came to complete this invention.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、特定の充填材を用いることにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物1mm厚の700nmから1000nmにおける光透過率が、15%以上とすることで、高い透明性を示すものである。
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もの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(積分球設置型)で測定することが簡便で好ましい。測定サンプルは、エポキシ樹脂組成物の硬化物で厚み1mmであればよく、形状に何ら制限されるものではないが、低圧トランスファー成形
機を用いて、成形温度175℃、圧力6.9MPa、硬化時間120秒で試験片30mm×10mm×1mmを成形し、アフターキュア−として、175℃、4時間処理をして作製すれば簡便でより好ましい。光透過率が、下限値を下回ったエポキシ樹脂組成物を用いて、フォトカプラーパッケージを組み立てた場合、フォトカプラーの光伝達能が低下し、十分なフォトカプラーの光学特性を得ることができず好ましくない。
The epoxy resin composition of the present invention exhibits high transparency by using a specific filler so that the light transmittance at 700 nm to 1000 nm of a cured 1 mm thickness of the epoxy resin composition is 15% or more. Is.
The measurement of the light transmittance is not limited as long as it can measure the light transmittance of a spectrophotometer or the like. As a spectrophotometer, it is convenient and preferable to measure with Shimadzu self-recording spectrophotometer UV-3100 (integral sphere installation type). The measurement sample may be a cured product of an epoxy resin composition having a thickness of 1 mm and is not limited to any shape, but using a low-pressure transfer molding machine, a molding temperature of 175 ° C., a pressure of 6.9 MPa, and a curing time. It is simpler and more preferable if a test piece of 30 mm × 10 mm × 1 mm is molded in 120 seconds and processed as an after cure by treatment at 175 ° C. for 4 hours. When the photocoupler package is assembled using an epoxy resin composition whose light transmittance is lower than the lower limit, the light transmission ability of the photocoupler is reduced, and sufficient optical characteristics of the photocoupler cannot be obtained. Absent.

さらに、本発明では、エポキシ樹脂組成物の硬化物において、125℃、1000時間処理後の720nmでの光透過率が、処理前の光透過率に比べて、50%以上であることが必要である。光透過率保持率が下限値を下回ると、フォトカプラーとしての信頼性が著しく低下し好ましくない。   Furthermore, in the present invention, in the cured product of the epoxy resin composition, the light transmittance at 720 nm after treatment at 125 ° C. for 1000 hours is required to be 50% or more as compared with the light transmittance before treatment. is there. When the light transmittance retention is below the lower limit, the reliability as a photocoupler is remarkably lowered, which is not preferable.

エポキシ樹脂組成物の硬化物において、高温処理後の光透過率保持率を50%以上とするには、エポキシ樹脂組成物の配合成分としてフェノール系酸化防止剤(E)が必須であることを本発明者らは見出した。本発明に用いられるフェノール系酸化防止剤(E)としては、樹脂の熱による酸化を防ぐものであれば何ら制限されるものではないが、より好ましくは、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−tert−アミルヒドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)などのフェノール系酸化防止剤が例示することができる。フェノール系酸化防止剤は、1000時間以上といった長期の信頼性の試験においても酸化防止の機能を発揮し、フォトカプラーの信頼性を著しく向上する。フェノール系酸化防止剤の配合されていないエポキシ樹脂組成物を125℃で1000時間以上処理した場合、樹脂組成物の硬化物の表面が酸化され、元来白色であった硬化物が茶色、こげ茶色、黒色に変色し、光透過率が大きく低下し、フォトカプラーの光伝達能が著しく低下する。フェノール系酸化防止剤の添加量としては、0.1重量%以上、10重量%以下で配合されていることがより好ましい。さらに0.1重量%以上、5重量%以下であることがより好ましい。0.1重量%を下回ると酸化防止剤の効果を得ることができない場合があり、10重量%を超えて配合された場合、硬化阻害を招く場合がある。   In the cured product of the epoxy resin composition, it is essential that the phenolic antioxidant (E) is essential as a blending component of the epoxy resin composition in order to achieve a light transmittance retention of 50% or more after high temperature treatment. The inventors have found. The phenolic antioxidant (E) used in the present invention is not limited as long as it prevents oxidation of the resin due to heat. More preferably, 2,6-di-tert-butyl- 4-methylphenol, 2,5-di-tert-amylhydroquinone, 2,5-di-tert-butylhydroquinone, 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2 '-Methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-thiobis (3-methyl-6- Examples thereof include phenolic antioxidants such as tert-butylphenol. The phenolic antioxidant exhibits an antioxidant function even in a long-term reliability test such as 1000 hours or more, and remarkably improves the reliability of the photocoupler. When an epoxy resin composition not containing a phenolic antioxidant is treated at 125 ° C. for 1000 hours or longer, the surface of the cured resin composition is oxidized, and the originally white cured product is brown, dark brown The color changes to black, the light transmittance is greatly reduced, and the light transmission ability of the photocoupler is significantly reduced. The addition amount of the phenolic antioxidant is more preferably 0.1% by weight or more and 10% by weight or less. Further, it is more preferably 0.1 wt% or more and 5 wt% or less. When the amount is less than 0.1% by weight, the effect of the antioxidant may not be obtained. When the amount exceeds 10% by weight, curing may be inhibited.

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、何ら制限されなるものではなく、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、及びビフェニル型エポキシ樹脂、水素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。これらエポキシ樹脂は、単独もしくは2種以上用いても何ら差し支えない。耐湿信頼性向上のために、本発明に使用されるエポキシ樹脂中に含まれる塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリーのイオンは、極力少ないことが望ましい。   The epoxy resin (A) having two or more epoxy groups in one molecule used in the present invention is not limited as long as it has two or more epoxy groups in one molecule. Specifically, it has two epoxy groups such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin such as bisphenol S type epoxy resin, and biphenyl type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin. Polyfunctional heterocyclic epoxy resin such as epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, alkyl-modified triphenolmethane type epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, polyfunctionality such as poly (epoxidized cyclohexene oxide) Such as alicyclic epoxy resin Epoxy resin having a number or more epoxy groups are preferred. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more. In order to improve moisture resistance reliability, it is desirable that the amount of chlorine ions, sodium ions, and other free ions contained in the epoxy resin used in the present invention be as small as possible.

本発明に用いられるフェノール樹脂硬化剤(B)としては、分子内にフェノール性水酸基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を指し、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、フェノールアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する)、ナフトールアラルキル樹脂(フェニレン骨格、ビフェニレン骨格等を有する)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
又、これらは単独でも2種類以上併用しても良い。耐湿信頼性向上のためには、フェノール樹脂中に含まれる塩素イオン、ナトリウムイオン、その他フリーのイオンは、極力少ないことが望ましい。
The phenol resin curing agent (B) used in the present invention refers to monomers, oligomers, and polymers in general having a phenolic hydroxyl group in the molecule. Modified phenol resins, triphenolmethane type resins, phenol aralkyl resins (having a phenylene skeleton, biphenylene skeleton, etc.), naphthol aralkyl resins (having a phenylene skeleton, a biphenylene skeleton, etc.), etc. Absent.
These may be used alone or in combination of two or more. In order to improve moisture resistance reliability, it is desirable that chlorine ions, sodium ions, and other free ions contained in the phenol resin be as small as possible.

全エポキシ樹脂のエポキシ基と全フェノール樹脂のフェノール性水酸基との当量比としては、好ましくは0.5〜2.0、特に好ましくは0.7〜1.5である。好ましい範囲を外れると、硬化性、耐湿信頼性等が低下する可能性がある。     The equivalent ratio of epoxy groups of all epoxy resins to phenolic hydroxyl groups of all phenol resins is preferably 0.5 to 2.0, particularly preferably 0.7 to 1.5. If it is out of the preferable range, curability, moisture resistance reliability and the like may be lowered.

本発明に用いられる硬化促進剤(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、前記エポキシ樹脂とフェノール樹脂との架橋反応を促進するものであれば良く、例示するならば、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、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などのイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート塩等の有機リン系化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。又、これらは単独でも2種類以上併用しても良い。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。特に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、及びイミダゾール類は、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ことができ、より好ましい。全エポキシ樹脂組成物の総重量を100重量部とした時、硬化促進剤の添加量を0.1〜2重量部とするのが好ましい。   As the curing accelerator (C) used in the present invention, any of those usually used for anionic curing of an epoxy resin can be used, but any one that promotes the crosslinking reaction between the epoxy resin and the phenol resin. For example, tertiary amines, quaternary ammonium salts, bicyclic amidines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and derivatives thereof, 2-methylimidazole, 2- Examples thereof include, but are not limited to, imidazoles such as phenyl-4-methylimidazole, and organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate salts. These may be used alone or in combination of two or more. As long as it has good curability and is not colored, it is not limited at all, and it may be used alone or in combination of two or more. In particular, bicyclic amidines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and imidazoles can exhibit high activity with respect to epoxy resins even with a small addition amount, and are more preferable. When the total weight of all epoxy resin compositions is 100 parts by weight, the addition amount of the curing accelerator is preferably 0.1 to 2 parts by weight.

本発明に用いられる溶融破砕シリカ(D)としては、特に制限はないが、一般に封止材料に用いられるものを使用することができる。特に好ましくは、成形時のゲート詰まりの観点から125μm以下の最大粒径を有するものがよい。溶融破砕シリカの充填量は、全エポキシ樹脂組成物中に、30重量%以上、90重量%以下の割合で添加されていることがより好ましい。下限値を下回ると、溶融破砕シリカによる補強効果が十分に得ることが発現せず、かつ吸湿要因である樹脂成分の配合量が多くなるので、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿量が増大してしまうため、半田処理時に半導体装置にクラックが発生しやすくなる可能性がある。上限値を超えると、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、成形時に充填不良やチップシフト、パッドシフト、ワイヤースイープが発生しやすくなる可能性がある。   Although there is no restriction | limiting in particular as fused crushing silica (D) used for this invention, Generally what is used for a sealing material can be used. Particularly preferably, those having a maximum particle size of 125 μm or less from the viewpoint of gate clogging during molding. The filling amount of the melt-crushed silica is more preferably added in a ratio of 30% by weight or more and 90% by weight or less in the entire epoxy resin composition. If the lower limit is not reached, it will not be possible to obtain a sufficient reinforcing effect with fused crushed silica, and the amount of resin component that is a moisture absorption factor will increase, so the amount of moisture absorption of the cured product of the epoxy resin composition will increase. Therefore, there is a possibility that cracks are likely to occur in the semiconductor device during the soldering process. When the upper limit is exceeded, the fluidity of the epoxy resin composition is lowered, and there is a possibility that poor filling, chip shift, pad shift, and wire sweep are likely to occur during molding.

溶融破砕シリカの粒径測定には、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。   A known method may be used to measure the particle size of the melt-crushed silica, but the volume particle size distribution of the particles is measured by a laser light scattering method, and converted to the weight particle size distribution using the true density value of the particles. It is preferred to use the method.

本発明では、エポキシ樹脂組成物中に含まれる鉄分が、15ppm以下であることがより好ましい。15ppm以上を超える場合、鉄分の影響により光透過率が低下し、フォトカプラーの光伝達能に影響を及ぼす可能性がある。   In the present invention, the iron content in the epoxy resin composition is more preferably 15 ppm or less. When it exceeds 15 ppm, the light transmittance is lowered due to the influence of iron, which may affect the light transmission ability of the photocoupler.

鉄分の測定は、粉末状にしたエポキシ樹脂組成物を用いて測定すればよい。粉末状にしたエポキシ樹脂組成物を、適量のアセトンに溶解し、希硝酸を加え抽出後に、原子吸光法で測定することが簡便である。   The iron content may be measured using a powdered epoxy resin composition. It is convenient to dissolve the powdered epoxy resin composition in an appropriate amount of acetone, add dilute nitric acid and extract, and then measure by atomic absorption spectrometry.

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、離型剤、カップリング剤、溶融破砕シリカ以外の無機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。     In addition to the above components, the epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation of the present invention includes other epoxy resins, mold release agents, coupling agents, inorganic fillers other than fused crushed silica, and the like as necessary. There is nothing wrong with combining known additives and auxiliary materials.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、成分(A)〜(E)、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。
In the epoxy resin composition of the present invention, the components (A) to (E) and other additives are mixed using a mixer or the like, and then heated and kneaded using a heating kneader, a heating roll, an extruder, or the like. It is obtained by cooling and grinding. Alternatively, the components (A) and (B) may be preliminarily heated and mixed in a reaction kettle or the like to obtain a resin composition in a B-stage state, and then obtained through the aforementioned steps.

エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、溶融破砕シリカやその他の成分を2軸押し出し機を用いて製造することがより好ましく、さらに、2軸押し出し機のジャケット温度を50〜120℃にして混練し、混練後の混練物をセラミック製のグラニュレーターで粉砕することがより好ましいが、これらの製造方法に限るものではない。
粉砕機であるセラミック製のグラニュレーターは、異方向回転型で、用いる材質としては、ジルコニア、アルミナ等が例示される。グラニュレーターの表面は、平滑、ディンプル加工、スリット加工等が挙げられる。粉砕時の回転数は、グラニュレーターの大きさと2軸押し出し機の吐出量により適宜調整すればよい。このような製造方法により得られた樹脂組成物は、鉄分の混入が少なく、フォトカプラー用の樹脂組成物としてより好ましい。
As for an epoxy resin composition, it is more preferable to manufacture an epoxy resin, a hardening | curing agent, a hardening accelerator, a fusion | melting crushing silica, and another component using a biaxial extruder, Furthermore, the jacket temperature of a biaxial extruder is 50- It is more preferable to knead at 120 ° C. and pulverize the kneaded material after kneading with a ceramic granulator, but it is not limited to these production methods.
The granulator made of ceramic which is a pulverizer is a different direction rotating type, and examples of the material used include zirconia and alumina. Examples of the surface of the granulator include smoothness, dimple processing, and slit processing. What is necessary is just to adjust the rotation speed at the time of a grinding | pulverization suitably with the magnitude | size of a granulator and the discharge amount of a biaxial extruder. The resin composition obtained by such a production method has less iron contamination and is more preferable as a resin composition for photocouplers.

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。   Sealing using the epoxy resin composition for optical semiconductor sealing can be performed by a general method. For example, the optical semiconductor element is sealed by a transfer molding method or the like, and a cured product of the epoxy resin composition is used. A sealed optical semiconductor device can be obtained.

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。
(実施例1〜20、比較例1〜5)
成分(A)〜(E)及びその他添加剤を、表1、2、3に示した配合割合で混合し、2軸押し出し機を用いて50〜90℃で5分間混練し、得られた混練物シートを冷却後グラニュレーターを用いて粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。
EXAMPLES Examples will be shown below to describe the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.
(Examples 1-20, Comparative Examples 1-5)
Components (A) to (E) and other additives were mixed at the blending ratios shown in Tables 1, 2, and 3 and kneaded at 50 to 90 ° C. for 5 minutes using a twin screw extruder, and the obtained kneading was performed. The product sheet was cooled and pulverized using a granulator to obtain an epoxy resin composition.

評価方法は以下の通りであり、結果は表1、2、3にまとめて示す。
[光透過率の測定]
上記エポキシ樹脂組成物のタブレットを、金型温度175℃、注入圧力6.86MPa、硬化時間120秒の条件でトランスファー成形し、30×10×1mm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−3100)を用いて、波長700nmから1000nm、厚み1mmの光透過率を測定した。
The evaluation method is as follows, and the results are summarized in Tables 1, 2, and 3.
[Measurement of light transmittance]
The tablet of the epoxy resin composition was transfer molded under the conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.86 MPa, and a curing time of 120 seconds to obtain a molded product of 30 × 10 × 1 mm. The molded product was measured for light transmittance with a wavelength of 700 nm to 1000 nm and a thickness of 1 mm, using a spectrophotometer (Shimadzu Corp., self-recording spectrophotometer UV-3100) equipped with an integrating sphere.

[光透過率保持率の評価]
上記で得られた成形品を、125℃、1000時間処理を行い、上記と同様に光透過率を測定し、処理前の光透過率に対する処理後の光透過率の比率を求めた。単位は%。
[鉄分の測定]
上記エポキシ樹脂組成物のパウダー状粉末1gをアセトン5mlに溶解し、20mlの2N−硝酸を加え、抽出後、原子吸光法で鉄分の濃度を測定した。
[Evaluation of light transmittance retention]
The molded product obtained above was treated at 125 ° C. for 1000 hours, the light transmittance was measured in the same manner as described above, and the ratio of the light transmittance after treatment to the light transmittance before treatment was determined. Units%.
[Iron content measurement]
1 g of the powdery powder of the epoxy resin composition was dissolved in 5 ml of acetone, 20 ml of 2N-nitric acid was added, and after extraction, the concentration of iron was measured by atomic absorption spectrometry.

[流動性の評価]
成形前のエポキシ樹脂組成物を、EMMI−I−66に準じたスパイラルフロー測定金型を用い、成形温度175℃、注入圧力6.86MPa、硬化時間120秒の条件で成形し、充填した長さを測定した。40cm以上のものを○、それ以下のものを×として評価した。
[Evaluation of fluidity]
The epoxy resin composition before molding was molded and filled using a spiral flow measurement mold according to EMMI-I-66 under conditions of a molding temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.86 MPa, and a curing time of 120 seconds. Was measured. Evaluations were made with ◯ for 40 cm or more and X for less than that.

[充填性の評価]
上記エポキシ樹脂組成物のタブレットを、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、ゲートサイズは、0.5mm×0.05mm)金型を用いて、金型温度175℃、注入圧力6.86MPa、硬化時間120秒でトランスファー成形した。成形時にゲート詰まりが無いか、確認し、ゲート詰まりが無い場合を○、ある場合を×として評価した。
[Evaluation of fillability]
The above epoxy resin composition tablet is mounted on a surface mount package (12-pin SOP, 4 × 5 mm, thickness 1.2 mm, chip size 1.5 mm × 2.0 mm, lead frame 42 alloy, gate size 0 .5 mm × 0.05 mm) using a mold, transfer molding was performed at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.86 MPa, and a curing time of 120 seconds. It was confirmed whether there was no gate clogging at the time of molding.

尚、表1、表2、表3に記載された配合、商品名、及び各種溶融破砕シリカ等の内容は、下記の通りである。   In addition, the contents of the blends, product names, and various types of fused crushed silica described in Tables 1, 2, and 3 are as follows.

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、軟化点62℃
ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂:エポキシ当量265、軟化点60℃、大日本インキ化学工業製HP−7200を使用した。
フェノールノボラック樹脂:水酸基当量105、軟化点90℃
フェノールアラルキル樹脂:水酸基当量174、軟化点80℃
1,8−ジアザビシクロ−(5,4,0)−ウンデセン−7
2−メチルイミダゾール
シリカA:最大粒径75μm、平均粒径11μの溶融破砕シリカ
シリカB:最大粒径54μm、平均粒径15μの溶融破砕シリカ
シリカC:最大粒径125μm、平均粒径33μの溶融破砕シリカ
結晶シリカ:最大粒径33μm、平均粒径13μの結晶シリカ
2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール
2,5−ジ−tert−アミルヒドロキノン
2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン
4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)
2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)
2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)
4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)
カップリング剤:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
カルナバワックス
Orthocresol novolac type epoxy resin: epoxy equivalent 210, softening point 62 ° C
Dicyclopentadiene-modified phenol type epoxy resin: Epoxy equivalent 265, softening point 60 ° C., HP-7200 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc. was used.
Phenol novolac resin: hydroxyl group equivalent 105, softening point 90 ° C
Phenol aralkyl resin: hydroxyl equivalent 174, softening point 80 ° C
1,8-diazabicyclo- (5,4,0) -undecene-7
2-Methylimidazole Silica A: Fused crushed silica with a maximum particle size of 75 μm and an average particle size of 11 μC Silica B: Fused crushed silica with a maximum particle size of 54 μm and an average particle size of 15 μC Silica C: Melted with a maximum particle size of 125 μm and an average particle size of 33 μm Crushed silica Crystalline silica: Crystalline silica having a maximum particle size of 33 μm and an average particle size of 13 μm 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol 2,5-di-tert-amylhydroquinone 2,5-di-tert-butyl Hydroquinone 4,4′-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol)
2,2′-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol)
2,2′-methylene-bis (4-ethyl-6-tert-butylphenol)
4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol)
Coupling agent: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane carnauba wax

Figure 2005239901
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表に示された結果から明らかなように、本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、光透過性に優れ、高温保管時の樹脂変色と光透過率の低下を抑制し、高温保管特性に優れていることがわかる。   As is apparent from the results shown in the table, the epoxy resin composition for sealing an optical semiconductor of the present invention is excellent in light transmittance, suppresses resin discoloration and decrease in light transmittance during high temperature storage, and stores at high temperature. It can be seen that the characteristics are excellent.

本発明の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、それを用いて光半導体素子を封止して
なる光半導体装置が、光透過率、高温保管時の耐変色性に優れており、高い信頼性を有しフォトカプラ−等のオプトデバイス用に好適に用いることができる。
The epoxy resin composition for encapsulating an optical semiconductor of the present invention has an optical semiconductor device in which an optical semiconductor element is encapsulated with excellent light transmittance and discoloration resistance at high temperature storage, and high reliability. Therefore, it can be suitably used for optical devices such as photocouplers.

Claims (6)

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)、フェノール樹脂硬化剤(B)、硬化促進剤(C)、溶融破砕シリカ(D)を主成分とするエポキシ樹脂組成物であって、フェノール系酸化防止剤(E)を必須成分として含有し、前記エポキシ樹脂組成物の1mm厚の硬化物において、700nmから1000nmでの光透過率が15%以上であり、かつ、125℃、1000hr処理後の720nmでの光透過率保持率が50%以上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。 It is an epoxy resin composition mainly composed of an epoxy resin (A) having two or more epoxy groups in one molecule, a phenol resin curing agent (B), a curing accelerator (C), and a molten crushed silica (D). In addition, the epoxy-based antioxidant (E) is contained as an essential component, and in the 1 mm-thick cured product of the epoxy resin composition, the light transmittance at 700 nm to 1000 nm is 15% or more, and 125 ° C. An epoxy resin composition for sealing an optical semiconductor, wherein the light transmittance retention at 720 nm after the treatment for 1000 hours is 50% or more. 上記フェノール系酸化防止剤(E)が、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−tert−アミルヒドロキノン、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)からなる群より選ばれる少なくとも1つ以上含有する請求項1記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 The phenolic antioxidant (E) is 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,5-di-tert-amylhydroquinone, 2,5-di-tert-butylhydroquinone, 4, 4'-butylidene-bis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylene-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylene-bis (4-ethyl The epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of -6-tert-butylphenol) and 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol). Stuff. 上記フェノール系酸化防止剤(E)を、全エポキシ樹脂組成物中に、0.1重量%以上、5重量%以下含有している請求項1及び2記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation according to claim 1 or 2, wherein the phenolic antioxidant (E) is contained in the total epoxy resin composition in an amount of 0.1 wt% to 5 wt%. . 上記溶融破砕シリカ(D)の最大粒径が125μm以下であって、上記溶融破砕シリカ(D)を全エポキシ樹脂組成物中に、30重量%以上、90重量%以下含有している請求項1、2又は3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。 The maximum particle size of the fused crushed silica (D) is 125 µm or less, and the fused crushed silica (D) is contained in 30 wt% or more and 90 wt% or less in the total epoxy resin composition. The epoxy resin composition for optical semiconductor sealing in any one of 2 or 3. 全エポキシ樹脂組成物中に含まれる鉄分が、15ppm以下である請求項1、2、3又は4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。 5. The epoxy resin composition for optical semiconductor encapsulation according to claim 1, wherein the iron content in the total epoxy resin composition is 15 ppm or less. 請求項1乃至5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。
The optical semiconductor device sealed with the hardened | cured material of the epoxy resin composition for optical semiconductor sealing in any one of Claims 1 thru | or 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009011335A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Nipponkayaku Kabushikikaisha Epoxy resin composition for semiconductor encapsulation and semiconductor device
JP2017132897A (en) * 2016-01-27 2017-08-03 三菱ケミカル株式会社 Epoxy resin composition containing phenolic resin as curing agent, cured product of the same, and electric and electronic component using the cured product
US9831226B2 (en) 2015-02-25 2017-11-28 Renesas Electronics Corporation Optical coupling device, manufacturing method thereof, and power conversion system

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