JP2006274221A - Epoxy resin composition for optical semiconductor and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition for an optical semiconductor and a semiconductor device.
発光素子及び受光素子等の光半導体の封止材料としては、透明性、耐湿性及び耐熱性に優れるエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止が主流となっており、中でもエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形で樹脂封止する方法は、作業性及び量産性の面で優れている。
さらに、パッゲージ実装方式は、ピン挿入型から面実装型への要求が急速に高まっている。面実装型は、ピン挿入型のようにリード部のみを加熱するのではなく、パッケージ全体を加熱することによりリード部に予め付けられた半田を溶かして実装する方式であり、ピン挿入型に比べてより高い耐熱性（耐半田性）が必要となる。これに対応するためには、リードフレーム、光半導体素子等のパッケージ内部の部材とエポキシ樹脂組成物の密着性をより高めることが必要であり、密着性及び透明性を低下させる要因の１つである離型剤の添加量を抑え、なおかつ良好な離型性を付与する必要がある。
上記課題を解決するために、エポキシ樹脂などを有機溶媒と混合することによりエポキシ樹脂組成物中の各成分を分子レベルで均一分散させて透明性を得る方法（例えば、特許文献１参照。）、特定構造の化合物を用いて透明性と離型性を両立させる方法（例えば、特許文献２及び特許文献３参照。）などが提案されているが、有機溶媒を使用するものは、ボイドが発生し易く、十分な離型性が得られない。また、特定構造の化合物を使用するだけでは離型性と透明性の両立が十分ではなかった。
また、透明性、耐半田性及び離型性に優れる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその製造方法として特定構造のエポキシ樹脂と特定構造の硬化剤とを無溶媒下で溶融混練して中間反応物とし、その後他の成分と混合する方法がある。（例えば、特許文献４参照。）しかし、溶融混練して得られる中間反応物を粉砕する場合、粉砕時の発熱により中間反応物が軟化し粉砕機に付着して生産性を著しく低下させたり、粉砕後の粉末がブロッキング（固結）したりするという問題もあった。
Furthermore, the demand for the package mounting system from the pin insertion type to the surface mounting type is rapidly increasing. The surface mount type does not heat only the lead part as in the pin insertion type, but rather heats the entire package to melt the solder applied in advance to the lead part and mount it, compared to the pin insertion type. Higher heat resistance (solder resistance) is required. In order to cope with this, it is necessary to further increase the adhesion between the epoxy resin composition and the members inside the package such as the lead frame and the optical semiconductor element, which is one of the factors that decrease the adhesion and transparency. It is necessary to suppress the addition amount of a certain release agent and to impart good release properties.
In order to solve the above problems, a method of obtaining transparency by uniformly dispersing each component in an epoxy resin composition at a molecular level by mixing an epoxy resin or the like with an organic solvent (see, for example, Patent Document 1). A method for achieving both transparency and releasability using a compound having a specific structure has been proposed (for example, see Patent Document 2 and Patent Document 3). However, those using an organic solvent generate voids. It is easy and sufficient releasability cannot be obtained. Moreover, the compatibility between the releasability and transparency is not sufficient only by using a compound having a specific structure.
Also, an epoxy resin composition for sealing an optical semiconductor that is excellent in transparency, solder resistance and releasability, and as a method for producing the same, an epoxy resin having a specific structure and a curing agent having a specific structure are melted and kneaded in the absence of a solvent. There is a method of making it a reactant and then mixing it with other components. (For example, refer to Patent Document 4) However, when pulverizing the intermediate reactant obtained by melt-kneading, the intermediate reactant softens due to heat generated during pulverization and adheres to the pulverizer, thereby significantly reducing productivity. There was also a problem that the powder after pulverization was blocked (consolidated).
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、透明性、離型性、及び密着性を維持しつつ生産性に優れた光半導体用エポキシ樹脂組成物を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide an epoxy for optical semiconductors that is excellent in productivity while maintaining transparency, releasability, and adhesion. The object is to provide a resin composition.
本発明は、
［１］ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬化剤（Ｂ）、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）離型剤（Ｄ）、及び分散剤（Ｅ）を主成分とする光半導体用エポキシ樹脂組成物であって、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分を予め溶融混合する第１の工程と、第１の工程で得られる溶融混合物と第１の工程で使用しなかったその他の成分とを混合、混練する第２の工程と、を含み、前記第１の工程で得られる溶融混合物のガラス転移点が２０℃以上、３５℃以下であることを特徴とする光半導体用エポキシ樹脂組成物、
［２］前記第１の工程で溶融混合する成分として、さらに、一般式（１）で示される離型剤（ｄ）を含有する第［１］項記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
The present invention
[1] Epoxy resin (A) obtained by reacting bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F, acid anhydride curing agent (B), alcohol (C) mold release agent having two hydroxyl groups in one molecule ( D) and an epoxy resin composition for optical semiconductors mainly composed of a dispersant (E), the first step of previously melt-mixing the components (A), (B) and (C), A second step of mixing and kneading the molten mixture obtained in step (1) and other components not used in the first step, wherein the glass transition point of the molten mixture obtained in the first step is An epoxy resin composition for optical semiconductors, characterized in that it is 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower,
[2] The epoxy resin composition for optical semiconductors according to item [1], further containing a release agent (d) represented by general formula (1) as a component to be melt-mixed in the first step,
（但し、式中のＲ１は炭素数２５〜３５の直鎖アルキル基。ｎ１は２以上、１０以下。）
［３］前記第１の工程で溶融混合する成分として、さらに、一般式（２）で示される分散剤（ｅ）を含有する第［１］又は［２］項記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
(However, R1 in the formula is a linear alkyl group having 25 to 35 carbon atoms. N1 is 2 or more and 10 or less.)
[3] The epoxy resin composition for optical semiconductors according to [1] or [2], which further contains a dispersant (e) represented by the general formula (2) as a component to be melt-mixed in the first step. object,
（但し、式中のＲ２は炭素数１０〜１４の直鎖アルキル基。ｎ２は８以上、１２以下。）
［４］上記１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）の含有量が、全エポキシ樹脂組成物中に０．５重量％以上、１．５重量％以下である第［１］〜［３］項のいずれか１項に記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
［５］一般式（１）で示される離型剤（ｄ）の含有量が、全エポキシ樹脂組成物中に１．２重量％以上、２重量％以下である第［２］〜［４］項のいずれか１項に記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
［６］一般式（２）で示される分散剤（ｅ）の含有量が、全エポキシ樹脂組成物中に０．１重量％以上、０．８重量％以下である第［３］〜［５］項のいずれか１項に記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物、
［７］第［１］〜［６］項のいずれか１項に記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物を用いて封止されていることを特徴とする光半導体装置、
である。
(However, R2 in the formula is a linear alkyl group having 10 to 14 carbon atoms. N2 is 8 or more and 12 or less.)
[4] The content of the alcohol (C) having two hydroxyl groups in one molecule is 0.5 wt% or more and 1.5 wt% or less in the total epoxy resin composition. The epoxy resin composition for optical semiconductors according to any one of items [3],
[5] Nos. [2] to [4], wherein the content of the release agent (d) represented by the general formula (1) is 1.2% by weight or more and 2% by weight or less in the total epoxy resin composition. The epoxy resin composition for optical semiconductors according to any one of items,
[6] Nos. [3] to [5] in which the content of the dispersant (e) represented by the general formula (2) is 0.1 wt% or more and 0.8 wt% or less in the total epoxy resin composition. ] The epoxy resin composition for optical semiconductors of any one of claim | items,
[7] An optical semiconductor device sealed with the epoxy resin composition for optical semiconductors according to any one of the items [1] to [6],
It is.
本発明に従うと、優れた透明性、離型性、及び密着性を維持しつつ生産性に優れた光半導体用エポキシ樹脂組成物を得ることが可能となり、急速に要求が高まっている面実装型のパッケージ実装方式への対応に好適である。 According to the present invention, it is possible to obtain an epoxy resin composition for optical semiconductors that is excellent in productivity while maintaining excellent transparency, releasability, and adhesion. This is suitable for the package mounting method.
本発明は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール、離型剤、及び分散剤を主成分とする光半導体用エポキシ樹脂組成物であって、主成分の一部又は全部を予め溶融混合する第１の工程と第１の工程で得られる溶融混合物と第１の工程で使用しなかったその他の成分とを混合、混練する第２の工程とを含み、前記第１の工程で得られる特定の溶融混合物を用いることによって、優れた透明性、離型性、及び密着性を維持しつつ優れた生産性を発現させ、なおかつ特定構造の離型剤、分散剤を予め溶融混合する主成分中に配合することで、少量の添加量で前記性能を得ることが可能になるため、密着性の低下を抑えることが出来る。
以下、本発明について詳細に説明する。
The present invention mainly comprises an epoxy resin obtained by reacting a bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F, an acid anhydride curing agent, an alcohol having two hydroxyl groups in a molecule, a release agent, and a dispersant. An epoxy resin composition for an optical semiconductor, wherein the first step of melting and mixing part or all of the main component in advance, the molten mixture obtained in the first step, and the other not used in the first step A second step of mixing and kneading the components, and by using the specific molten mixture obtained in the first step, it is excellent while maintaining excellent transparency, releasability, and adhesion Adhesion is reduced because it is possible to obtain the above performance with a small amount of addition by formulating productivity and adding a release agent and dispersant having a specific structure into the main component that is previously melt-mixed. Can be suppressed
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明に用いるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂（Ａ）について、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のエポキシ当量、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦの重量割合、及び反応生成物であるエポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ当量は特に限定するものではない。ここでのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとを反応させて得られる周知のものであり、エポキシ当量は５００以下のものが好ましい。これより大きいエポキシ当量のものを用いると、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を改質するために必要なビスフェノールＦを反応させた場合にエポキシ当量が大きくなり過ぎて、溶融混合物の粘度が高くなり、混合、混練後のエポキシ樹脂組成物の流動性を損なってしまう。また、この反応に用いるビスフェノールＦの重量割合は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のエポキシ当量や反応生成物であるエポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ当量によって変わり得るが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量％に対して１０重量％以上、６０重量％以下が好ましく、１５重量％以上、４５重量％以下が特に好ましい。これを上回る割合でビスフェノールＦを用いると反応生成物であるエポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ当量が大きくなり過ぎて、溶融混合物の粘度が高くなり、混合、混練後のエポキシ樹脂組成物の流動性を損なってしまう。一方これを下回る割合でビスフェノールＦを用いるとビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の改質効果があまり見られなくなる。なお本発明に用いるエポキシ樹脂（Ａ）とともに、従来公知のエポキシ樹脂を１種類以上併用してもよく、例えばビスフェノール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、水素添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどが挙げられるが、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、トリグリシジルイソシアヌレートを用いることが好ましい。 About epoxy resin (A) obtained by reacting bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F used in the present invention, epoxy equivalent of bisphenol A type epoxy resin, weight ratio of bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F, and reaction product The epoxy equivalent of the epoxy resin (A) is not particularly limited. The bisphenol A type epoxy resin here is a well-known one obtained by reacting bisphenol A and epichlorohydrin, and preferably has an epoxy equivalent of 500 or less. If an epoxy equivalent higher than this is used, the epoxy equivalent becomes too large when bisphenol F required to modify the bisphenol A type epoxy resin is reacted, and the viscosity of the molten mixture becomes high. The fluidity of the epoxy resin composition after kneading is impaired. The weight ratio of bisphenol F used in this reaction may vary depending on the epoxy equivalent of the bisphenol A type epoxy resin and the epoxy equivalent of the epoxy resin (A) as the reaction product, but with respect to 100% by weight of the bisphenol A type epoxy resin. 10 wt% or more and 60 wt% or less is preferable, and 15 wt% or more and 45 wt% or less is particularly preferable. When bisphenol F is used in a proportion exceeding this, the epoxy equivalent of the reaction product epoxy resin (A) becomes too large, the viscosity of the molten mixture becomes high, and the fluidity of the epoxy resin composition after mixing and kneading is increased. It will be lost. On the other hand, when bisphenol F is used at a ratio lower than this, the modification effect of the bisphenol A type epoxy resin is hardly observed. In addition to the epoxy resin (A) used in the present invention, one or more conventionally known epoxy resins may be used in combination. For example, bisphenol type epoxy such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, etc. Resin, biphenyl type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, orthocresol novolac type epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, etc. It is preferable to use a resin, triglycidyl isocyanurate.
本発明に用いる酸無水物硬化剤（Ｂ）としては、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば無水フタル酸、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挙げられる。またこれらは単独でも混合して用いてもよい。
本発明に用いる酸無水物硬化剤の酸無水物当量に対して全エポキシ樹脂のエポキシ当量
を０．５〜１．５に設定することが好ましく、特に０．８〜１．２がより好ましい。上記範囲を外れると、耐湿性、硬化性などが低下する恐れがあるので好ましくない。
Examples of the acid anhydride curing agent (B) used in the present invention include monomers, oligomers and polymers in general, and the molecular weight and molecular structure thereof are not particularly limited. For example, phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride Acid, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 3-methyl-hexahydrophthalic anhydride, 4-methyl-hexahydrophthalic anhydride, or 3-methyl-hexahydrophthalic anhydride and 4-methyl-hexahydrophthalic anhydride Examples thereof include a mixture, tetrahydrophthalic anhydride, nadic anhydride, and methyl nadic anhydride. These may be used alone or in combination.
It is preferable to set the epoxy equivalent of all epoxy resins to 0.5 to 1.5 with respect to the acid anhydride equivalent of the acid anhydride curing agent used in the present invention, and more preferably 0.8 to 1.2. If it is out of the above range, the moisture resistance, curability and the like may be lowered, which is not preferable.
本発明においては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂（Ａ）と酸無水物硬化剤（Ｂ）を緩やかに反応させ、なおかつ優れた透明性を付与する目的で、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）を用いる。これによって溶融混合工程で得られる溶融混合物の分子量分布が安定し、なおかつ短時間で取得することが可能となり、透明性も良好となる。例えばエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどが挙げられる。またこれらは単独でも混合して用いてもよい。なお溶融混合物の分子量分布の安定性、及び取得するまでの時間から１，５−ペンタンジオールが好ましい。 In the present invention, the epoxy resin (A) obtained by reacting the bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F and the acid anhydride curing agent (B) are allowed to react slowly, and excellent transparency is imparted. Alcohol (C) having two hydroxyl groups in one molecule is used. As a result, the molecular weight distribution of the molten mixture obtained in the melt mixing step is stabilized, can be obtained in a short time, and transparency is also improved. For example, ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination. In addition, 1,5-pentanediol is preferred because of the stability of the molecular weight distribution of the molten mixture and the time until acquisition.
本発明における（Ａ）〜（Ｅ）成分の一部又は全部を予め溶融混合して得られる溶融混合物は、ガラス転移点が２０℃以上、３５℃以下であることを必須とする。溶融混合の方法としては反応釜、加熱ニーダ等が挙げられ、特に限定はしないが、これにより得られる溶融混合物は、溶融混合後に冷却・粉砕される際の生産性、溶融混合物と溶融混合物に使用しなかったその他の成分とを混合、混練したエポキシ樹脂組成物の均一性及び流動性において非常に重要ある。ガラス転移点が下限値を下回ると、室温で粉砕する時の発熱により溶融混合物が軟化するため、これが粉砕機に付着するなどして生産性を著しく損ない、さらに粉砕後の粉末がブロッキング（固結）するため、粉砕した溶融混合物と溶融混合物に使用しなかったその他の成分とを混合する際に部分的に不均一になり易く、そのため混練後のエポキシ樹脂組成物も不均一になって部分的に離型性を損なうため、連続成形性を低下させる。一方ガラス転移点が上限値を上回ると、溶融混合後に冷却・粉砕される際の生産性、及び混合、混練したエポキシ樹脂組成物の均一性は良好であるが、溶融粘度が高くなり過ぎる傾向があり、混合、混練後のエポキシ樹脂組成物の流動性を著しく損なってしまう。なお、ここで良好な流動性、透明性を付与しながら、ガラス転移点を２０℃以上、３５℃以下とするためには、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂（Ａ）を用いることが必須である。ここで、前記エポキシ樹脂（Ａ）の代わりに溶融混合物を冷却後固体として取り出すことが可能なビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を使用した場合、溶融混合物の粘度が高くなり過ぎて、混合、混練後のエポキシ樹脂組成物の流動性を著しく損なってしまう。逆に混合、混練後のエポキシ樹脂組成物の流動性を良好とするビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を使用した場合、溶融混合物を固体として取り出すことが困難になる。一方ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を併用した場合、溶融混合物を固体として取り出すことは可能であり、なおかつビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の効果により混合・混練後のエポキシ樹脂組成物の流動性は良好となるが、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の影響で透明性を損なってしまう。 The molten mixture obtained by previously melting and mixing some or all of the components (A) to (E) in the present invention must have a glass transition point of 20 ° C. or higher and 35 ° C. or lower. Examples of the melt mixing method include a reaction kettle and a heating kneader. Although there is no particular limitation, the melt mixture obtained by this is used for the productivity when cooled and pulverized after melt mixing, the melt mixture and the melt mixture. It is very important in the uniformity and fluidity of the epoxy resin composition mixed and kneaded with other components that were not. If the glass transition point is below the lower limit, the molten mixture softens due to the heat generated when pulverizing at room temperature. This causes adhesion to the pulverizer and significantly impairs productivity, and the pulverized powder is blocked (consolidated). Therefore, when the pulverized molten mixture and other components not used in the molten mixture are mixed, it tends to be partially non-uniform, and the epoxy resin composition after kneading is also partially non-uniform. Further, the moldability is impaired, so that the continuous moldability is lowered. On the other hand, if the glass transition point exceeds the upper limit, the productivity when cooled and pulverized after melt mixing and the uniformity of the mixed and kneaded epoxy resin composition are good, but the melt viscosity tends to be too high. Yes, the fluidity of the epoxy resin composition after mixing and kneading is significantly impaired. Here, an epoxy resin obtained by reacting bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F in order to set the glass transition point to 20 ° C. or more and 35 ° C. or less while imparting good fluidity and transparency. It is essential to use A). Here, when a bisphenol A type epoxy resin that can be taken out as a solid after cooling is used instead of the epoxy resin (A), the viscosity of the molten mixture becomes too high, and the epoxy after mixing and kneading The fluidity of the resin composition is significantly impaired. On the other hand, when a bisphenol A type epoxy resin that improves the fluidity of the epoxy resin composition after mixing and kneading is used, it is difficult to take out the molten mixture as a solid. On the other hand, when bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin are used in combination, it is possible to take out the molten mixture as a solid, and the fluidity of the epoxy resin composition after mixing and kneading due to the effect of bisphenol F type epoxy resin. However, the transparency is impaired by the influence of the bisphenol F type epoxy resin.
ここでの（Ａ）〜（Ｅ）成分の一部又は全部を予め溶融混合して得られる溶融混合物のガラス転移点は、パーキンエルマー製の温度変調示差走査熱量計ＰＹＲＩＳ Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣを用い、ステップ温度２℃、昇温速度５℃／分、温度保持時間１分、窒素雰囲気（２０ｍｌ／分）の条件のもと測定した値であり、Ｘ軸を温度、Ｙ軸を比熱容量とした微分比熱容量曲線において、ガラス転移点前の安定した箇所における接線とガラス転移点後の安定した箇所における接線との中間点の線が微分比熱容量曲線と交わる温度をガラス転移点とした。 The glass transition point of the melt mixture obtained by previously melt-mixing some or all of the components (A) to (E) here is a step temperature using a temperature-modulated differential scanning calorimeter PYRIS Diamond DSC manufactured by PerkinElmer. It is a value measured under the conditions of 2 ° C., heating rate 5 ° C./min, temperature holding time 1 min, nitrogen atmosphere (20 ml / min), differential specific heat capacity with X axis as temperature and Y axis as specific heat capacity. In the curve, the glass transition point was defined as the temperature at which the intermediate line between the tangent line at the stable position before the glass transition point and the tangent line at the stable position after the glass transition point intersects the differential specific heat capacity curve.
本発明においては、上記成分に加え、更に一般式（１）で示される離型剤（ｄ）を全エポキシ樹脂組成物に対し１．２重量％以上、２重量％以下、一般式（２）で示される分散剤（ｅ）を全エポキシ樹脂組成物に対し０．１重量％以上、０．８重量％以下配合することが出来る。これらの化合物は直鎖状アルコールをエトキシ化したものであり、アルキル部分の炭素数と化合物全体に占めるエチルエーテルの重量割合のバランスが透明性と離型性にとって非常に重要となる。エチルエーテル部分の重量割合が大きくなると透明性には優れるが、十分な離型性が得られず、逆にアルキル部分の重量割合が大きくなると離型性には優れるが、十分な透明性が得られない。一般式（１）で示される離型剤（ｄ）で例えばＲ１の炭素数が３０の場合、ｎ１が２以上、１０以下であることが必須である。ｎ１が下限値を下回ると透明性を損ない易く、ｎ１が上限値を超えると殆ど離型性を発現しない。また分散剤として、エチルエーテル部分の重量割合が一般式（１）で示される離型剤（ｄ）に比べて大きい一般式（２）で示される分散剤（ｅ）を併用すると、より少ない一般式（１）で示される離型剤（ｄ）の配合量で離型性を発現できるため、透明性、及び離型剤によって阻害される密着性の低下を抑制することができる。これは、一般式（２）で示される分散剤（ｅ）を配合することにより、マトリックス樹脂中に分散している一般式（１）で示される離型剤（ｄ）のドメインがより微細化されるためであると推定している。一般式（２）で示される分散剤（ｅ）で例えばＲ２の炭素数が１２の場合、ｎ２が８以上、１２以下であることが必須である。ｎ２が下限値を下回る、もしくは上限値を超えると、分散剤としての効果が小さく、一般式（１）で示される離型剤（ｄ）を単独で用いた場合に比べて離型性、透明性に及ぼす影響が殆ど変わらない。 In the present invention, in addition to the above components, the release agent (d) represented by the general formula (1) is added in an amount of 1.2% by weight or more and 2% by weight or less based on the total epoxy resin composition. The dispersant (e) represented by can be blended in an amount of 0.1% by weight to 0.8% by weight based on the total epoxy resin composition. These compounds are ethoxylated linear alcohols, and the balance between the number of carbon atoms in the alkyl moiety and the weight ratio of ethyl ether in the entire compound is very important for transparency and releasability. Transparency is excellent when the weight ratio of the ethyl ether portion is large, but sufficient releasability cannot be obtained. Conversely, when the weight ratio of the alkyl portion is large, the releasability is excellent, but sufficient transparency is obtained. I can't. In the release agent (d) represented by the general formula (1), for example, when R1 has 30 carbon atoms, it is essential that n1 is 2 or more and 10 or less. When n1 is less than the lower limit, transparency is easily impaired, and when n1 exceeds the upper limit, release properties are hardly exhibited. In addition, when the dispersant (e) represented by the general formula (2) is used in combination with the release agent (d) represented by the general formula (1), the weight ratio of the ethyl ether portion is smaller than that of the general formula (1). Since the release property can be expressed by the blending amount of the release agent (d) represented by the formula (1), it is possible to suppress a decrease in transparency and the adhesiveness that is inhibited by the release agent. This is because the domain of the release agent (d) represented by the general formula (1) dispersed in the matrix resin is further refined by blending the dispersant (e) represented by the general formula (2). It is estimated that this is because. In the dispersant (e) represented by the general formula (2), for example, when R2 has 12 carbon atoms, it is essential that n2 is 8 or more and 12 or less. When n2 is below the lower limit value or exceeds the upper limit value, the effect as a dispersant is small, and the release property and transparency are higher than when the release agent (d) represented by the general formula (1) is used alone. The effect on sex is almost unchanged.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、成分（Ａ）〜（Ｅ）成分の一部又は全部が予め溶融混合されていれば良く、溶融混合の方法としては、反応釜、加熱ニーダ等が挙げられる。本発明の樹脂組成物は、成分（Ａ）〜（Ｅ）成分の一部又は全部を反応釜等で溶融混合し、溶融混合物を得た後にその他の成分を加えて、ミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダ、加熱ロール、押し出し機等を用いて混練し、続いて冷却、粉砕することで得ることができる。成分（Ａ）〜（Ｅ）成分の一部又は全部を予め溶融混合しない場合は光デバイス機能を満足しうる透明性を得ることができず、また、連続成形性が悪くなり光半導体装置の生産が低くなり好ましくない。 In the epoxy resin composition of the present invention, any or all of the components (A) to (E) may be previously melt-mixed, and examples of the melt-mixing method include a reaction kettle and a heating kneader. In the resin composition of the present invention, some or all of the components (A) to (E) are melt-mixed in a reaction kettle, etc., and after obtaining a molten mixture, the other components are added and mixed using a mixer or the like. Thereafter, it can be obtained by kneading using a heating kneader, a heating roll, an extruder, etc., followed by cooling and pulverization. If some or all of the components (A) to (E) are not melted and mixed in advance, the transparency that satisfies the optical device function cannot be obtained, and the continuous formability deteriorates and the optical semiconductor device is produced. Is unpreferable.
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記（Ａ）〜（Ｅ）成分以外に必要に応じてフェノール系化合物、アミン系化合物、ホスファイト系化合物、有機硫黄系化合物等の酸化防止剤、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾエート系化合物、シアノアクリレート系化合物等の紫外線吸収剤、ガラス粉末、シリカ粉末、アルミナ粉末等の無機充填材等が適宜配合可能である。 The epoxy resin composition of the present invention includes, in addition to the above components (A) to (E), antioxidants such as phenol compounds, amine compounds, phosphite compounds, organic sulfur compounds, and the like, benzophenone Compounds, benzotriazole compounds, benzoate compounds, ultraviolet absorbers such as cyanoacrylate compounds, and inorganic fillers such as glass powder, silica powder, and alumina powder can be appropriately blended.
本発明の半導体装置は、光半導体素子が本発明のエポキシ樹脂組成物により封止されてなるものであり、このエポキシ樹脂組成物が室温で固形の場合は、タブレット状にしたものをトランスファー成形することにより、また液状の場合には、キャスティング方式等を採用して注型、硬化することができる。 In the semiconductor device of the present invention, an optical semiconductor element is encapsulated with the epoxy resin composition of the present invention. When this epoxy resin composition is solid at room temperature, a tablet-shaped one is transfer molded. In the case of liquid, it can be cast and cured by adopting a casting method or the like.
以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これらの実施例に限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実施例１
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、離型剤１、及び分散剤１を容量３０Ｌの反応釜に投入し、全て溶融するまで加温した。その後反応釜内壁の温度を９５℃に安定させ、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び１，５−ペンタンジオールを投入し、適切な分子量分布が得られるまで緩やかに反応させた。適切な分子量分布が得られたら速やかに樹脂を反応釜から取り出し、冷却して固化させた後に粉砕した。ここで粉砕したものに、２−メチルイミダゾール、２，６−ジターシャルブチル−４−メチルフェノール、４−ドデシロキシ−２−ヒドロキシベンゾフェノン及びガラス粉末を添加し、ミキサーを用いて常温混合してから表面温度が８０℃と１５℃の２本ロールを用いて混練して、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦを反応させて得られるエポキシ樹脂（三井化学（株）製、Ｒ３６４ＰＤ、軟化点９８℃、エポキシ当量９８０）
４０．７７重量部
トリグリシジルイソシアヌレート（日産化学（株）製、ＴＥＰＩＣ−Ｓ、融点１００℃、エポキシ当量１０１） １７．４８重量部
４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化（株）製、ＭＨ−７００、酸無水物当量１６４） ３２．００重量部
１，５−ペンタンジオール ０．８５重量部
離型剤１ １．５０重量部
（一般式（１）において、Ｒ１は炭素数３０の直鎖アルキル基。ｎ１は２．５。）
分散剤１ ０．５０重量部
（一般式（２）において、Ｒ２は炭素数１２の直鎖アルキル基。ｎ２は１０。）
２−メチルイミダゾール １．１０重量部
２，６−ジターシャルブチル−４−メチルフェノール ０．４０重量部
４−ドデシロキシ−２−ヒドロキシベンゾフェノン ０．４０重量部
ガラス粉末（メジアン径２５μｍ、屈折率１．５７０） ５．００重量部
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The blending ratio is parts by weight.
Example 1
Epoxy resin obtained by reacting bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F, triglycidyl isocyanurate, mold release agent 1 and dispersant 1 were charged in a 30 L reactor and heated until all were melted. Thereafter, the temperature of the inner wall of the reaction kettle was stabilized at 95 ° C., 4-methylhexahydrophthalic anhydride and 1,5-pentanediol were added, and the reaction was gently continued until an appropriate molecular weight distribution was obtained. When an appropriate molecular weight distribution was obtained, the resin was immediately removed from the reaction kettle, cooled and solidified, and then pulverized. 2-Methylimidazole, 2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenol, 4-dodecyloxy-2-hydroxybenzophenone and glass powder are added to the pulverized product and mixed at room temperature using a mixer, and then the surface. The mixture was kneaded using two rolls having temperatures of 80 ° C. and 15 ° C., cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition.
Epoxy resin obtained by reacting bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F (Mitsui Chemicals, R364PD, softening point 98 ° C., epoxy equivalent 980)
40.77 parts by weight triglycidyl isocyanurate (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., TEPIC-S, melting point 100 ° C., epoxy equivalent 101) 17.48 parts by weight 4-methylhexahydrophthalic anhydride (manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.) MH-700, acid anhydride equivalent 164) 32.00 parts by weight 1,5-pentanediol 0.85 parts by weight Release agent 1 1.50 parts by weight (In the general formula (1), R1 has 30 carbon atoms) Linear alkyl group, n1 is 2.5.)
Dispersant 1 0.50 part by weight (In the general formula (2), R2 is a linear alkyl group having 12 carbon atoms. N2 is 10.)
2-methylimidazole 1.10 parts by weight 2,6-ditertiarybutyl-4-methylphenol 0.40 parts by weight 4-dodecyloxy-2-hydroxybenzophenone 0.40 parts by weight Glass powder (median diameter 25 μm, refractive index 1. 570) 5.00 parts by weight
評価方法
スパイラルフロー（流動性）：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間２分で測定した。単位はｃｍ。
光透過率（透明性）：トランスファー成形機を用い、金型温度１６０℃、注入圧９．８ＭＰａ、硬化時間２分で１５×３５ｍｍ、厚み１ｍｍの試験片を成形し、１６０℃、２時間で後硬化した。得られた試験片を日立製の分光光度計Ｕ−３３０形（６０φ、開口比率７．８％の積分球を搭載）を用いて波長５００ｎｍの光透過率を測定した。単位は％。
連続成形性（離型性）：トランスファー成形機を用い、金型クリーニング樹脂（住友ベークライト（株）製、ＥＭＥＣ−３）を１０ショット、金型離型回復樹脂（住友ベークライト（株）製、ＥＭＥＣ−１００）を３ショット成形した後、金型温度１６０℃、注入圧９．８ＭＰａ、硬化時間２分の成形条件でＳＯＴ（３ピン、２．９×２ｍｍ、厚み１．１ｍｍ、銅製リードフレーム、半導体素子は未搭載）を連続で成形し、樹脂硬化物が金型から離型するかどうかを評価した。パッケージ、ランナー、カルが金型に貼り付くまでのショット数を数え、４００ショット以上の場合を◎、２００ショット以上、４００ショット未満の場合を○、１００ショット以上、２００ショット未満の場合を△、１００ショット未満の場合を×とした。
せん断密着強度（密着性）：トランスファー成形機を用い、金型温度１６０℃、注入圧９．８ＭＰａ、硬化時間２分で９×９ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銀メッキした銅製フレーム及びメッキ無しの銅製フレーム上に２×２ｍｍ、高さ３ｍｍの樹脂硬化物を成形し、１６０℃、２時間で後硬化した。硬化後の得られた、銀メッキした銅製フレームの試験片８個及びメッキ無しの銅製フレームの試験片８個を室温に冷却後、ＤＡＧＥ社製の２４００Ａを用いてツール移動速度２ｍｍ／秒でせん断密着強度を測定した。また、同様の方法で得られた試験片を８５℃、相対湿度６０％の環境下で１６８時間加湿処理を行い、その後２６０℃の半田槽に１０秒間浸漬した。半田処理後のこれら試験片のせん断密着強度を同様の方法で測定した。単位はＮ。
作業性（生産性）：第１の工程で得られる溶融混合物を粉砕した後の状態を確認した。粉砕機への溶融混合物の付着、ブロッキングのないものを○、粉砕機への溶融混合物の付着、ブロッキングのあるものを×とした。
Evaluation method Spiral flow (fluidity): Using a mold for spiral flow measurement according to EMMI-1-66, measurement was performed at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 2 minutes. The unit is cm.
Light transmittance (transparency): Using a transfer molding machine, a test piece having a mold temperature of 160 ° C., an injection pressure of 9.8 MPa, a curing time of 2 minutes, 15 × 35 mm, and a thickness of 1 mm was molded, and 160 ° C. for 2 hours. Post-cured. The light transmittance at a wavelength of 500 nm was measured for the obtained test piece using a spectrophotometer U-330 type (60φ, equipped with an integrating sphere with an aperture ratio of 7.8%) manufactured by Hitachi. Units%.
Continuous moldability (mold release): Using a transfer molding machine, 10 shots of mold cleaning resin (Sumitomo Bakelite Co., Ltd., EMEC-3), mold release recovery resin (Sumitomo Bakelite Co., Ltd., EMEC) -100) after three shot molding, SOT (3 pins, 2.9 × 2 mm, thickness 1.1 mm, copper lead frame, molding temperature 160 ° C., injection pressure 9.8 MPa, molding time 2 minutes, The semiconductor element was not mounted) was continuously molded, and it was evaluated whether or not the cured resin was released from the mold. Count the number of shots until the package, runner, and cal stick to the mold, ◎ if 400 shots or more, ◎ 200 shots or more, less than 400 shots ◯, 100 shots or more, less than 200 shots △, The case of less than 100 shots was rated as x.
Shear adhesion strength (adhesiveness): Using a transfer molding machine, mold temperature 160 ° C., injection pressure 9.8 MPa, curing time 2 minutes, 9 × 9 mm, 0.3 mm thick silver plated copper frame and unplated copper A resin cured product having a size of 2 × 2 mm and a height of 3 mm was molded on the frame and post-cured at 160 ° C. for 2 hours. After curing, 8 silver-plated copper frame specimens and 8 unplated copper frame specimens were cooled to room temperature and sheared at a tool moving speed of 2 mm / sec using DAGE 2400A. The adhesion strength was measured. Moreover, the test piece obtained by the same method was humidified for 168 hours in an environment of 85 ° C. and 60% relative humidity, and then immersed in a solder bath at 260 ° C. for 10 seconds. The shear adhesion strength of these test pieces after soldering was measured by the same method. The unit is N.
Workability (productivity): The state after pulverizing the molten mixture obtained in the first step was confirmed. The adhesion of the molten mixture to the pulverizer and the one having no blocking were evaluated as “◯”, and the adhesion of the molten mixture to the pulverizer and the one having the blocking was evaluated as “x”.
実施例２〜１２、比較例１〜５
表１、表２の配合に従い、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、同様に評価した。これらの評価結果を表１、表２に示す。
実験例１以外で用いた離型剤、分散剤、エポキシ樹脂を以下に示す。
離型剤２（一般式（１）において、Ｒ１は炭素数３０の直鎖アルキル基。ｎ１は１０。）
分散剤２（一般式（２）において、Ｒ２は炭素数１２の直鎖アルキル基。ｎ２は１６。）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、エピコート１００４、軟化点９７℃、エポキシ当量９２０）
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、エピコート４００４Ｐ、軟化点８５℃、エポキシ当量８８０）
Examples 2-12, Comparative Examples 1-5
According to the composition of Table 1 and Table 2, an epoxy resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner. These evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
The release agent, dispersant, and epoxy resin used in Examples other than Experimental Example 1 are shown below.
Release agent 2 (In general formula (1), R1 is a linear alkyl group having 30 carbon atoms. N1 is 10.)
Dispersant 2 (In General Formula (2), R2 is a linear alkyl group having 12 carbon atoms. N2 is 16.)
Bisphenol A type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Epicoat 1004, softening point 97 ° C., epoxy equivalent 920)
Bisphenol F type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Epicoat 4004P, softening point 85 ° C., epoxy equivalent 880)
本発明の光半導体用エポキシ樹脂組成物は、透明性、離型性、及び密着性を維持しつつ生産性に優れ、更により少ない離型剤の配合量で良好な離型性を発現することから、リードフレーム、光半導体素子等のパッケージ内部の部材との優れた密着性を付与することが出来るので、面実装型の樹脂封止型半導体装置として好適に用いることができる。
The epoxy resin composition for optical semiconductors of the present invention is excellent in productivity while maintaining transparency, releasability and adhesion, and exhibits good releasability with a smaller amount of release agent. Therefore, since excellent adhesion to members inside the package such as a lead frame and an optical semiconductor element can be imparted, it can be suitably used as a surface mount type resin-encapsulated semiconductor device.
Claims (7)
An optical semiconductor device sealed with the epoxy resin composition for optical semiconductors according to any one of claims 1 to 6.
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2005
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