JP2013168684A - 光半導体素子搭載用部材及び光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の光半導体素子搭載用部材は、部品を搭載するための凹部を有し、凹部の少なくとも一部が、光反射用熱硬化性樹脂組成物の成形体からなる光半導体素子搭載用部材であって、光反射用熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂と屈折率1.8〜3.0の無機酸化物とを含有し、かつ、無機酸化物の配合量が、前記熱硬化性樹脂100質量部に対して、130〜400質量部であり、光反射用熱硬化性樹脂組成物を加圧成形しポストキュアして得られる厚み0.1mmのテストピースの波長460nmにおける光反射率が90%以上である。
【選択図】図1
Description
本発明の光半導体素子搭載用部材は、部品を搭載するための凹部を有し、凹部の少なくとも一部が、光反射用熱硬化性樹脂組成物の成形体からなり、光反射用熱硬化性樹脂組成物を加圧成形しポストキュアして得られる厚み0.1mmのテストピースの波長460nmにおける光反射率が90%以上である。ここで、光反射率は、光反射用熱硬化性樹脂組成物中の成分の選定や配合量の最適化により、調整することができる。凹部に搭載される部品としては、LED等の光半導体素子が挙げられる。上記光半導体素子搭載用部材において、凹部が底面及び壁面から構成され、凹部の底面が光半導体素子搭載部(光半導体素子搭載領域)であり、凹部の壁面、すなわち凹部の内周側面の少なくとも一部が光反射用熱硬化性樹脂組成物の成形体からなることが好ましい。図1は、本発明の光半導体素子搭載用部材の一実施形態を示す斜視図である。光半導体素子搭載用部材110は、Ni/Agめっき104が形成された金属配線105(第1の接続端子および第2の接続端子)と、金属配線105(第1の接続端子および第2の接続端子)間に設けられた絶縁性樹脂成形体103’と、リフレクター103とを備え、Ni/Agめっき104が形成された金属配線105及び樹脂成形体103’とリフレクター103とから形成された凹部200を有している。この凹部200の底面は、Ni/Agめっき104が形成された金属配線105及び絶縁性樹脂成形体103’から構成され、凹部200の壁面はリフレクター103から構成されるものである。そして、リフレクター103及び絶縁性樹脂成形体103’が、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いてなる。
金属配線105を有する配線基板としては、特に限定されないが、リードフレーム、プリント配線板、フレキシブル配線板及びメタルベース配線板から選ばれる少なくとも1種を使用することができる。
本発明に係る光反射用熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂と、屈折率1.6〜3.0の無機酸化物とを含有し、無機酸化物の配合量が、熱硬化性樹脂100質量部に対して70〜400質量部であることが好ましい。このような組成物は、成形体の光反射率と成形性や耐熱性などその他の特性とのバランスを調整しやすい。
上記無機酸化物の屈折率は、1.6〜3.0であり、1.8〜3.0であることが好ましく、2.0〜3.0であることがより好ましい。屈折率が1.6〜3.0の範囲にある無機酸化物としては、屈折率2.5〜2.7の酸化チタン、屈折率1.9〜2.0の酸化亜鉛、屈折率1.6〜1.8の酸化アルミニウム、屈折率1.7の酸化マグネシウム、屈折率2.4の酸化ジルコニウム、屈折率1.6の水酸化アルミニウム、屈折率1.6の水酸化マグネシウムが挙げられる。これらの中でも、無機酸化物として屈折率のより高い酸化チタンを含むことが好ましい。無機酸化物は、光反射用熱硬化性樹脂組成物中に含有される熱硬化性樹脂の屈折率よりも大きい屈折率を有するものを用いることで、樹脂組成物の硬化物の光反射率を高くすることができ、用いられる熱硬化性樹脂を構成する成分との組合せで適宜選択することができる。ここで、本明細書における屈折率は、波長540nmの光で測定した値である。
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂としては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されているものを用いることができる。エポキシ樹脂として、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS及びアルキル置換ビスフェノール等のジグリシジルエーテル、ジアミノジフェニルメタン及びイソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、並びに脂環族エポキシ樹脂が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記光反射用熱硬化性樹脂組成物は、硬化剤を含むことが好ましい。硬化剤としては、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されている硬化剤を用いることができる。このような硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応するものであれば、特に限定されないが、着色の少ないものが好ましく、無色又は淡黄色であることがより好ましい。
上記光反射用熱硬化性樹脂組成物は、硬化反応を促進するために、硬化促進剤を含むことが好ましい。硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物、イミダゾール化合物、有機リン化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、第4級アンモニウム塩が挙げられる。これらの硬化促進剤の中でも、アミン化合物、イミダゾール化合物又は有機リン化合物を用いることが好ましい。アミン化合物としては、例えば、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、トリ−2,4,6−ジメチルアミノメチルフェノールが挙げられる。また、イミダゾール化合物として、例えば、2−エチル−4−メチルイミダゾールが挙げられる。更に、有機リン化合物としては、例えば、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、テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジチオエート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−テトラフルオロボレート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−テトラフェニルボレートが挙げられる。これらの硬化促進剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態において、光反射用熱硬化性樹脂組成物は、屈折率1.6〜3.0の無機酸化物と共に、空隙部の屈折率が1.0〜1.1である中空粒子を含有することができる。中空粒子を含有することで、光反射率の調整が容易となり、これによって光漏れをより効果的に抑制できる光反射用熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。
本実施形態に係る屈折率は、温度25℃におけるd線(587.562nm、He)の光に対する値を示すものである。屈折率は、臨界角法、プリズムカップリング法、ベッケ法、vブロック法等の原理に従い、種々の屈折計を用いて測定することができる。測定装置としては、分光計、アッベ屈折計、プルリッヒ屈折計、エリプソメーターが挙げられる。屈折率の測定方法は、測定対象物の性状(固体、液体等)に合わせて選択することができる。また、測定対象物が固体である場合には、その形状が薄膜、バルク又は粉体により屈折率の測定方法を選択することができる。例えば、測定対象物が固体の場合、測定対象物を公知の方法で薄膜化してアッベ屈折計又はエリプソメーターを用いて測定することができる。無機酸化物等の白色顔料の屈折率は、白色顔料を構成する成分の形状(バルクや薄膜)における測定値を適用してもよい。白色顔料が粉体である場合には、ベッケ法が用いられる。本明細書において、熱硬化性樹脂の屈折率は、Vブロック法(測定装置:KPR、カルニュー光学製)により、白色顔料の屈折率は、ベッケ法(標準溶液と比較する方法)により測定したものである。なお、中空粒子については、空気や不活性ガスによって空隙部が満たされているため、空隙部の屈折率として、空気又は不活性ガスの屈折率に相当する「1.0〜1.1」の数値を適用することができる。
本発明に係る光反射用熱硬化性樹脂組成物は、成形性を向上させる観点から、無機充填材を更に含んでいてもよい。また、これらを添加する際は、熱硬化性樹脂成分との密着性を向上させる観点から、カップリング剤を添加することができる。
無機充填材としては、例えば、シリカ、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムが挙げられる。成型性の点から、無機充填剤は、シリカが好ましい。また、無機充填材の中心粒径は、白色顔料とのパッキング性を向上させる観点から、1〜100μmであることが好ましい。
カップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シランカップリング剤及びチタネート系カップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤としては、一般にエポキシシラン系、アミノシラン系、カチオニックシラン系、ビニルシラン系、アクリルシラン系、メルカプトシラン系及びこれらの複合系が挙げられ、任意の添加量で用いることができる。なお、カップリング剤の配合量は、熱硬化性樹脂組成物全体に対して5質量%以下であることが好ましい。
本実施形態の光反射用熱硬化性樹脂組成物は、上述した各種成分を均一に分散混合することで得ることができ、その手段や条件等は特に限定されない。光反射用熱硬化性樹脂組成物を作製する一般的な方法として、各成分をニーダー、ロール、エクストルーダー、らいかい機、自転と公転を組み合わせた遊星式混合機等によって混練する方法を挙げることができる。各成分を混練する際には、分散性を向上する観点から、溶融状態で行うことが好ましい。
本発明の光半導体装置は、上記光半導体素子搭載用部材と、光半導体素子搭載用部材の凹部内に設けられた光半導体素子と、凹部を充填して光半導体素子を封止する封止樹脂部とを備えるものである。
(実施例4〜9及び11、参考例1〜3及び10、比較例1〜6)
表1及び2に示した配合比(質量部)に従い、各成分を配合し、ミキサーによって十分混練した後、ミキシングロールにより40℃で15分溶融混練し、冷却、粉砕を行い、実施例、参考例及び比較例の光反射用熱硬化性樹脂組成物を作製した。
得られた光反射用熱硬化性樹脂組成物を180℃のホットプレート上で加圧成形し、150℃で2時間ポストキュアして、厚み0.1mm±0.05mmのテストピースを作製し、下記の評価を行った。評価結果を表1及び2に示す。
積分球型分光光度計V−750型(日本分光株式会社製、商品名)を用いて、波長460nmにおける上記テストピースの初期光学反射率(光反射率)を測定した。
波長460nmに波長ピークを有する発光素子を搭載し、これを取り囲むように反射枠が備えられた表面実装型光半導体装置を光源として用い、表面実装型光半導体装置に対向するようにCCDカメラを設置し、発光素子からの配光分布を撮影して輝度が最も高い領域を数値化した。この状態で、表面実装型光半導体装置に100mAの電流を流した際の輝度は、250000cd/m2であり、これを光源の輝度とした。
*1:トリスグリシジルイソシアヌレート(エポキシ当量100、日産化学社製、商品名:TEPIC−S)
*2:メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(日立化成工業社製)
*3:ヘキサヒドロ無水フタル酸(和光純薬工業社製)
*4:テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジチオエート(日本化学工業社製、商品名:PX−4ET)
*5:トリメトキシエポキシシラン(東レダウコーニング社製、商品名:A−187)
*6:溶融シリカ(電気化学工業社製、商品名:FB−950)
*7:溶融シリカ(電気化学工業社製、商品名:FB−301)
*8:溶融シリカ(アドマテックス社製、商品名:SO−25R)
*9:酸化チタン(堺化学工業社製、商品名:FTR−700)
*10:酸化亜鉛(堺化学工業社製、商品名:STR−100C−LP)
*11:中空粒子(住友3M社製、商品名:S60−HS)
参考例3で得られた光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いて図1に示す光半導体搭載用基板110を作製した。まず、光半導体素子搭載領域200となる金属配線105として表面をAgめっきした0.25mm厚みの銅製リードフレームを用い、陰極及び陽極はそれぞれ一対ずつのパターンとして設計した。次いで、トランスファー成形機としてMTEXマツムラ社製「ATOM−FX」を用い、トランスファー成形時に公知のモールドアレイパッケージ方式でリードフレーム基板上に一括成形を行った。一括成形で得られた光半導体搭載用基板110上に光半導体素子100を搭載し、光半導体素子100と金属配線105とをボンディングワイヤ102により電気的に接続し、透明封止樹脂101で封止する工程を経た後、ダイシングして個片化し図5に示す光半導体装置を得た。なお、トランスファー成形時の金型のキャビティの大きさについては、ダイシング工程で個片化した後の光半導体搭載用基板110の凹部側壁最薄部が0.1mm、光半導体装置の外形1.5mm×1.5mm、厚み0.6mmとなるように設計した。
Claims (3)
- 部品を搭載するための凹部を有し、前記凹部の少なくとも一部が、光反射用熱硬化性樹脂組成物の成形体からなる光半導体素子搭載用部材であって、
前記光反射用熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂と、屈折率1.8〜3.0の無機酸化物とを含有し、かつ、前記無機酸化物の配合量が、前記熱硬化性樹脂100質量部に対して、130〜400質量部であり、
前記光反射用熱硬化性樹脂組成物を加圧成形しポストキュアして得られる厚み0.1mmのテストピースの波長460nmにおける光反射率が90%以上である、光半導体素子搭載用部材。 - 基板と、当該基板上に設けられた第1の接続端子及び第2の接続端子とを備え、
前記第1の接続端子と前記第2の接続端子との間に、光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層を有し、
前記光反射用熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂と、屈折率1.8〜3.0の無機酸化物とを含有し、かつ、前記無機酸化物の配合量が、前記熱硬化性樹脂100質量部に対して、130〜400質量部であり、
前記硬化物は、加圧成形しポストキュアして得られる厚み0.1mmのテストピースの波長460nmにおける光反射率が90%以上である光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いてなるものである、光半導体素子搭載用部材。 - 請求項1又は2記載の光半導体素子搭載用部材と、当該光半導体素子搭載用部材に搭載された光半導体素子と、を有する、光半導体装置。
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