JP2019026709A - Thermosetting resin composition for light reflection, optical semiconductor element mounting substrate and method for producing the same, and optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光反射用熱硬化性樹脂組成物、光半導体素子搭載用基板及びその製造方法、並びに光半導体装置に関する。 The present invention relates to a thermosetting resin composition for light reflection, a substrate for mounting an optical semiconductor element, a method for manufacturing the same, and an optical semiconductor device.
LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)等の光半導体素子と蛍光体とを組み合わせた光半導体装置は、エネルギー効率が高く、寿命が長いことから、屋外用ディスプレイ、携帯液晶バックライト、車載用途等の様々な用途に使用され、その需要が拡大している。これに伴い、LEDデバイスの高輝度化が進んでおり、素子の発熱量増大によるジャンクション温度の上昇、又は、直接的な光エネルギーの増大による光半導体装置の劣化を防ぐことが求められている。 An optical semiconductor device in which an optical semiconductor element such as an LED (Light Emitting Diode) and a phosphor is combined has high energy efficiency and has a long life, so that it can be used for outdoor displays, portable liquid crystal backlights, in-vehicle applications, etc. It is used for various purposes and its demand is expanding. Accordingly, the brightness of LED devices has been increased, and it is required to prevent an increase in junction temperature due to an increase in the amount of heat generated by the element or deterioration of the optical semiconductor device due to a direct increase in light energy.
特許文献1には、樹脂硬化後の可視光から近紫外光領域において高い反射率を有する熱硬化性樹脂組成物を用いた光半導体素子搭載用基板が開示されている。また、特許文献2には、光漏れを低減した光半導体素子搭載用部材が開示されている。 Patent Document 1 discloses a substrate for mounting an optical semiconductor element using a thermosetting resin composition having a high reflectance in the near-ultraviolet light region from visible light after resin curing. Patent Document 2 discloses an optical semiconductor element mounting member with reduced light leakage.
ところで、光半導体素子搭載用基板には、高温下で長時間使用された際にも光学特性を維持することが求められている。そのため、光反射用熱硬化性樹脂組成物には、樹脂の耐熱変色性を向上させることで、反射率を長期に維持できる硬化物を形成することが必要となる。そして、光反射用熱硬化性樹脂組成物には、熱時硬度及び曲げ強度が高く、機械的特性に優れることも求められる。 By the way, the optical semiconductor element mounting substrate is required to maintain optical characteristics even when used for a long time at high temperature. Therefore, it is necessary to form a cured product that can maintain the reflectance for a long period of time by improving the heat discoloration resistance of the resin in the thermosetting resin composition for light reflection. And the light-reflective thermosetting resin composition is also required to have high heat hardness and bending strength and excellent mechanical properties.
そこで、本発明は、優れた耐熱変色性及び機械的特性を有し、耐久性を向上した硬化物を形成する光反射用熱硬化性樹脂組成物、これを用いた光半導体素子搭載用基板及びその製造方法、並びに、光半導体装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a thermosetting resin composition for light reflection that forms a cured product having excellent heat discoloration and mechanical properties and improved durability, a substrate for mounting an optical semiconductor element using the same, and An object of the present invention is to provide a manufacturing method thereof and an optical semiconductor device.
本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、白色顔料及び窒化ホウ素を含有する光反射用熱硬化性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a light-reflective thermosetting resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler, a white pigment, and boron nitride.
窒化ホウ素の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、20〜500質量部であってもよい。また、白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン及び酸化ジルコニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。 The content of boron nitride may be 20 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. Further, the white pigment may contain at least one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, alumina, magnesium oxide, antimony oxide, and zirconium oxide.
別の側面において、本発明は、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物を備える光半導体素子搭載用基板に関する。本発明に係る光半導体素子搭載用基板は、底面及び壁面から構成される凹部を有し、当該凹部の底面が光半導体素子の搭載部であってもよい。この場合、凹部の壁面の少なくとも一部が、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物である。また、本発明に係る光半導体素子搭載用基板は、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、第1の接続端子と第2の接続端子との間に設けられた、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物と、を備えていてもよい。 In another aspect, the present invention relates to an optical semiconductor element mounting substrate comprising a cured product of the above-described light-reflective thermosetting resin composition. The substrate for mounting an optical semiconductor element according to the present invention may have a recess composed of a bottom surface and a wall surface, and the bottom surface of the recess may be a mounting portion for the optical semiconductor element. In this case, at least a part of the wall surface of the recess is a cured product of the thermosetting resin composition for light reflection. An optical semiconductor element mounting substrate according to the present invention includes a substrate, a first connection terminal and a second connection terminal provided on the substrate, and a first connection terminal and a second connection terminal. And a cured product of the above-described thermosetting resin composition for light reflection provided therebetween.
さらに別の側面において、本発明は、上記光半導体素子搭載用基板と、該光半導体素子搭載用基板に搭載された光半導体素子とを有する光半導体装置に関する。 In still another aspect, the present invention relates to an optical semiconductor device having the optical semiconductor element mounting substrate and an optical semiconductor element mounted on the optical semiconductor element mounting substrate.
さらに別の側面において、本発明は、底面及び壁面から構成される凹部を有する光半導体素子搭載用基板の製造方法に関する。本発明に係る製造方法は、凹部の壁面の少なくとも一部を、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物をトランスファー成形して形成する工程を備える。 In still another aspect, the present invention relates to a method for manufacturing a substrate for mounting an optical semiconductor element having a recess composed of a bottom surface and a wall surface. The manufacturing method according to the present invention includes a step of forming at least a part of the wall surface of the recess by transfer molding the thermosetting resin composition for light reflection.
本発明によれば、優れた耐熱変色性及び機械的特性を有し、耐久性を向上した硬化物を形成する光反射用熱硬化性樹脂組成物、これを用いた光半導体素子搭載用基板及びその製造方法、並びに、光半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, a thermosetting resin composition for light reflection that forms a cured product having excellent heat discoloration and mechanical properties and improved durability, an optical semiconductor element mounting substrate using the same, and The manufacturing method and the optical semiconductor device can be provided.
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、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。また、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びそれに対応するメタクリレートの少なくとも一方を意味する。 In this specification, the numerical range indicated using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in a certain step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in another step. In the numerical range described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples. “A or B” only needs to include either A or B, and may include both. The materials exemplified in the present specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified. Moreover, in this specification, (meth) acrylate means at least one of an acrylate and a corresponding methacrylate.
[光反射用熱硬化性樹脂組成物]
本実施形態の光反射用熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、白色顔料及び窒化ホウ素を含有する。
[Thermosetting resin composition for light reflection]
The thermoreflective resin composition for light reflection of this embodiment contains an epoxy resin, a curing agent, an inorganic filler, a white pigment, and boron nitride.
(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エポキシ樹脂を用いることができる。本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含有することで、熱時硬度及び曲げ強度が高く、機械的特性を向上した硬化物を形成することができる。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エポキシ樹脂;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。エポキシ樹脂は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Epoxy resin)
As an epoxy resin, the epoxy resin generally used with the epoxy resin molding material for electronic component sealing can be used. By containing the epoxy resin, the thermosetting resin composition according to the present embodiment can form a cured product having high heat hardness and bending strength and improved mechanical properties. Examples of epoxy resins include epoxy resins obtained by epoxidizing phenols and aldehydes such as phenol novolac type epoxy resins and orthocresol novolak type epoxy resins; diphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S and alkyl-substituted bisphenols. Glycidyl ether; Glycidylamine type epoxy resin obtained by reaction of polyamine such as diaminodiphenylmethane and isocyanuric acid and epichlorohydrin; Linear aliphatic epoxy resin obtained by oxidizing olefinic bond with peracid such as peracetic acid; and alicyclic ring Group epoxy resin. Epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
これらのうち、ジグリシジルイソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレート等のトリアジン誘導体エポキシ樹脂、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、及び、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸又は1,4−シクロヘキサンジカルボン酸から誘導されるジカルボン酸ジグリシジルエステルが、着色が少ないことから好ましい。同様の理由から、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ナジック酸及びメチルナジック酸等のジカルボン酸のジグリシジルエステルも好適である。芳香環が水素化された脂環式構造を有する核水素化トリメリット酸、核水素化ピロメリット酸等のグリシジルエステルも挙げられる。シラン化合物を有機溶媒、有機塩基及び水の存在下に加熱して、加水分解して縮合させることにより製造される、エポキシ基を有するポリオルガノシロキサンも挙げられる。 Among these, triazine derivative epoxy resins such as diglycidyl isocyanurate and triglycidyl isocyanurate, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, A dicarboxylic acid diglycidyl ester derived from 3-cyclohexanedicarboxylic acid or 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid is preferred because it is less colored. For the same reason, diglycidyl esters of dicarboxylic acids such as phthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, methyltetrahydrophthalic acid, nadic acid and methylnadic acid are also suitable. Examples thereof include glycidyl esters such as nuclear hydrogenated trimellitic acid and nuclear hydrogenated pyromellitic acid having an alicyclic structure in which an aromatic ring is hydrogenated. Polyorganosiloxane having an epoxy group, which is produced by heating a silane compound in the presence of an organic solvent, an organic base and water and hydrolyzing and condensing the silane compound, may also be mentioned.
エポキシ樹脂は、市販品を使用してもよい。3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートとして、例えば、株式会社ダイセルの製品名「セロキサイド2021」、「セロキサイド2021A」及び「セロキサイド2021P」、ダウケミカル日本株式会社の製品名「ERL4221」、「ERL4221D」及び「ERL4221E」を入手できる。ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペートとして、例えば、ダウケミカル日本株式会社の製品名「ERL4299」、DIC株式会社の製品名「EXA−7015」を入手できる。1−エポキシエチル−3,4−エポキシシクロヘキサン又はリモネンジエポキシドとして、例えば、三菱ケミカル株式会社の製品名「jER YX8000」、「jER YX8034」及び「jER YL7170」、株式会社ダイセルの製品名「セロキサイド2081」、「セロキサイド3000」、「エポリードGT301」、「エポリードGT401」及び「EHPE3150」を入手できる。トリスグリシジルイソシアヌレートとしては、例えば、日産化学工業株式会社の製品名「TEPIC」を入手できる。 A commercially available product may be used as the epoxy resin. Examples of 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate include, for example, Daicel Corporation product names “Celoxide 2021”, “Celoxide 2021A” and “Celoxide 2021P”, products of Dow Chemical Japan Co., Ltd. The names “ERL 4221”, “ERL 4221D” and “ERL 4221E” are available. As bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, for example, the product name “ERL4299” of Dow Chemical Japan Co., Ltd. and the product name “EXA-7015” of DIC Corporation can be obtained. As 1-epoxyethyl-3,4-epoxycyclohexane or limonene diepoxide, for example, product names “jER YX8000”, “jER YX8034” and “jER YL7170” of Mitsubishi Chemical Corporation, and product names “Celoxide 2081” of Daicel Corporation. ”,“ Celoxide 3000 ”,“ Epolide GT301 ”,“ Epolide GT401 ”and“ EHPE3150 ”are available. As trisglycidyl isocyanurate, for example, the product name “TEPIC” of Nissan Chemical Industries, Ltd. can be obtained.
(硬化剤)
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。硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応して硬化物が得られるものであれば、特に限定されないが、着色の少ない硬化剤が好ましく、無色又は淡黄色の硬化剤がより好ましい。硬化剤として、例えば、酸無水物系硬化剤、イソシアヌル酸誘導体系硬化剤及びフェノール系硬化剤が挙げられる。硬化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Curing agent)
As a hardening | curing agent, the hardening | curing agent generally used with the epoxy resin molding material for electronic component sealing can be used. The curing agent is not particularly limited as long as it can react with an epoxy resin to obtain a cured product, but a curing agent with little coloring is preferable, and a colorless or light yellow curing agent is more preferable. Examples of the curing agent include an acid anhydride curing agent, an isocyanuric acid derivative curing agent, and a phenol curing agent. You may use a hardening | curing agent individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
酸無水物系硬化剤としては、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、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸、無水コハク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及びメチルテトラヒドロ無水フタル酸が挙げられる。 Examples of the acid anhydride curing agent include phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, nadic anhydride, glutaric anhydride. Examples include acid, dimethyl glutaric anhydride, diethyl glutaric anhydride, succinic anhydride, methyl hexahydrophthalic anhydride, and methyl tetrahydrophthalic anhydride.
イソシアヌル酸誘導体としては、1,3,5−トリス(1−カルボキシメチル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレート及び1,3−ビス(2−カルボキシエチル)イソシアヌレートが挙げられる。 Isocyanuric acid derivatives include 1,3,5-tris (1-carboxymethyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (2-carboxyethyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (3-carboxypropyl) ) Isocyanurate and 1,3-bis (2-carboxyethyl) isocyanurate.
フェノール系硬化剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び/又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる、ノボラック型フェノール樹脂;フェノール類及び/又はナフトール類と、ジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルとから合成されるフェノール・アラルキル樹脂;ビフェニレン型フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂;フェノール類及び/又はナフトール類と、ジシクロペンタジエンとの共重合によって合成される、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂;トリフェニルメタン型フェノール樹脂;テルペン変性フェノール樹脂;パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂;メラミン変性フェノール樹脂;並びにこれら2種以上を共重合して得られるフェノール樹脂が挙げられる。 Examples of phenolic curing agents include phenols such as phenol, cresol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol, and aminophenol, and / or naphthols such as α-naphthol, β-naphthol, and dihydroxynaphthalene. , Formaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, and other aldehydes obtained by condensation or cocondensation in the presence of an acidic catalyst; novolak-type phenol resins; phenols and / or naphthols; Phenol-aralkyl resins synthesized from aralkyl-type phenol resins such as biphenylene-type phenol-aralkyl resins and naphthol-aralkyl resins; phenols and / or naphtho Dicyclopentadiene type phenol resin; triphenylmethane type phenol resin; terpene modified phenol resin; paraxylylene and / or metaxylylene modified phenol resin; melamine modified phenol resin; Moreover, the phenol resin obtained by copolymerizing these 2 or more types is mentioned.
これらの硬化剤の中では、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水グルタル酸、無水ジメチルグルタル酸、無水ジエチルグルタル酸又は1,3,5−トリス(3−カルボキシプロピル)イソシアヌレートを用いることが好ましい。 Among these curing agents, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, glutaric anhydride, dimethylglutaric anhydride, anhydrous It is preferable to use diethyl glutaric acid or 1,3,5-tris (3-carboxypropyl) isocyanurate.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物において、硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、10〜150質量部であることが好ましく、50〜130質量部であることがより好ましく、60〜120質量部であることが更に好ましい。 In the thermosetting resin composition according to the present embodiment, the content of the curing agent is preferably 10 to 150 parts by mass and more preferably 50 to 130 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. Preferably, it is 60-120 mass parts.
硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して、当該エポキシ基との反応可能な硬化剤中の活性基(酸無水物基又は水酸基)が0.5〜2.0当量となることが好ましく、0.6〜1.5当量となることがより好ましく、0.7〜1.2当量となることが更に好ましい。上記活性基が0.5当量以上であると、熱硬化性樹脂組成物から形成される硬化物のガラス転移温度が高くなり、充分な弾性率が得られ易くなる。一方、上記活性基が2.0当量以下であると、硬化後の強度が低下し難くなる。 The mixing ratio of the curing agent is 0.5 to 2.0 equivalents of the active group (acid anhydride group or hydroxyl group) in the curing agent capable of reacting with the epoxy group with respect to 1 equivalent of the epoxy group in the epoxy resin. It is preferable that it becomes 0.6-1.5 equivalent, and it is still more preferable that it will become 0.7-1.2 equivalent. When the active group is 0.5 equivalent or more, the glass transition temperature of the cured product formed from the thermosetting resin composition is increased, and a sufficient elastic modulus is easily obtained. On the other hand, when the active group is 2.0 equivalents or less, the strength after curing is difficult to decrease.
(プレポリマー)
上記エポキシ樹脂と上記硬化剤は、事前に反応させたプレポリマーの状態で熱硬化性樹脂組成物に存在していてもよい。上記プレポリマーは、例えば、上記エポキシ樹脂及び硬化剤と、必要に応じて硬化促進剤等のその他の成分とを、好ましくは60〜120℃、より好ましくは70〜110℃で、好ましくは4〜20時間、より好ましくは6〜15時間反応させることにより得られる。プレポリマーの状態で存在することで、バリ長さをより一層低減することができる。
(Prepolymer)
The epoxy resin and the curing agent may be present in the thermosetting resin composition in a prepolymer state reacted in advance. The prepolymer contains, for example, the epoxy resin and a curing agent, and other components such as a curing accelerator as necessary, preferably at 60 to 120 ° C., more preferably at 70 to 110 ° C., preferably 4 to It is obtained by reacting for 20 hours, more preferably 6 to 15 hours. By existing in a prepolymer state, the burr length can be further reduced.
(無機充填剤)
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、無機充填剤を含有することで、成形性を向上することができる。本実施形態に係る無機充填剤は、後述する白色顔料に包含されない無機化合物である。無機充填剤としては、例えば、石英、ヒュームドシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、溶融シリカ、結晶性シリカ、超微粉無定型シリカ、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チタン酸カリウム及びケイ酸カルシウムが挙げられる。成形性の点から、無機充填剤はシリカを含むことが好ましい。
(Inorganic filler)
The thermosetting resin composition according to the present embodiment can improve moldability by containing an inorganic filler. The inorganic filler according to the present embodiment is an inorganic compound that is not included in the white pigment described later. Examples of the inorganic filler include quartz, fumed silica, precipitated silica, anhydrous silica, fused silica, crystalline silica, ultrafine amorphous silica, barium sulfate, magnesium carbonate, barium carbonate, aluminum hydroxide, and hydroxide. Examples include magnesium, potassium titanate, and calcium silicate. From the viewpoint of moldability, the inorganic filler preferably contains silica.
無機充填剤の中心粒径は、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く、3〜50μmであることがより好ましく、5〜40μmであることが更に好ましい。本明細書において、中心粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定における質量平均値D50(又はメジアン径)として求めることができる。 The center particle diameter of the inorganic filler is preferably 1 to 100 μm, more preferably 3 to 50 μm, and still more preferably 5 to 40 μm, from the viewpoint of improving packing properties with the white pigment. In this specification, the center particle diameter can be obtained as a mass average value D50 (or median diameter) in particle size distribution measurement by a laser light diffraction method.
(白色顔料)
白色顔料は、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物から得られる硬化物(成形体)に白色系の色調を付与するために用いられ、特にその色調を高度の白色とすることにより、成形体の光反射率を向上させることができる。本明細書において、白色顔料としては、上記エポキシ樹脂に対して白色の無機化合物を5体積%加え混合し、180℃で硬化して得られる硬化物の460nmにおける光反射率が75%以上を示す無機化合物が包含される。なお、当該光反射率が75%未満を示す無機化合物は、無機充填剤に包含される。
(White pigment)
The white pigment is used for imparting a white color tone to the cured product (molded product) obtained from the thermosetting resin composition according to the present embodiment, and particularly by making the color tone highly white. The light reflectance of the body can be improved. In this specification, as a white pigment, the light reflectance in 460 nm of the hardened | cured material obtained by adding 5 volume% of white inorganic compounds with respect to the said epoxy resin, mixing, and hardening at 180 degreeC shows 75% or more. Inorganic compounds are included. In addition, the inorganic compound in which the said light reflectivity shows less than 75% is included in an inorganic filler.
白色顔料としては、例えば、酸化イットリウム等の希土類酸化物、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、硫酸亜鉛、酸化ジルコニウム等を用いることができる。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てもよい。光反射率をより向上することから、白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン及び酸化ジルコニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。 Examples of the white pigment include rare earth oxides such as yttrium oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide (alumina), magnesium oxide, antimony oxide, zinc sulfate, and zirconium oxide. You may use these individually by 1 type or in combination of 2 or more types. In order to further improve the light reflectance, the white pigment may include at least one selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, alumina, magnesium oxide, antimony oxide, and zirconium oxide.
白色顔料の中心粒径は、0.05〜10μmであることが好ましく、0.08〜8μmであることがより好ましく、0.1〜5μmであることが更に好ましい。白色顔料の中心粒径が0.05μm以上であると分散性がより良好になり、10μm以下であると硬化物の光反射特性がより良好になる。 The center particle diameter of the white pigment is preferably 0.05 to 10 μm, more preferably 0.08 to 8 μm, and still more preferably 0.1 to 5 μm. When the center particle diameter of the white pigment is 0.05 μm or more, the dispersibility becomes better, and when it is 10 μm or less, the light reflection property of the cured product becomes better.
(窒化ホウ素)
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、窒化ホウ素を含有することで、光反射性、絶縁性、放熱性及び耐熱性のバランスに優れる硬化物を形成することができる。
(Boron nitride)
By containing boron nitride, the thermosetting resin composition according to the present embodiment can form a cured product having an excellent balance of light reflectivity, insulation, heat dissipation, and heat resistance.
窒化ホウ素(BN)の結晶構造としては、主に、六方晶(h−BN)、立方晶(c−BN)、ウルツ鉱型(w−BN)、菱面体晶(r−BN)等の構造が知られている。中でも、耐熱性及び熱伝導性に優れる点から、六方晶の窒化ホウ素が好ましい。 The crystal structure of boron nitride (BN) mainly includes hexagonal (h-BN), cubic (c-BN), wurtzite (w-BN), rhombohedral (r-BN) structures, etc. It has been known. Among these, hexagonal boron nitride is preferable from the viewpoint of excellent heat resistance and thermal conductivity.
窒化ホウ素の中心粒径は、10〜200μmが好ましく、20〜150μmがより好ましく、30〜100μmが更に好ましく、60〜100μmが特に好ましい。窒化ホウ素の中心粒径が10μm以上であると、放熱性をより向上させることができる。また、窒化ホウ素の中心粒径が200μm以下であると、光反射性をより向上させることができる。 The central particle size of boron nitride is preferably 10 to 200 μm, more preferably 20 to 150 μm, still more preferably 30 to 100 μm, and particularly preferably 60 to 100 μm. When the center particle diameter of boron nitride is 10 μm or more, heat dissipation can be further improved. Moreover, light reflectivity can be improved more as the center particle diameter of boron nitride is 200 micrometers or less.
硬化物の放熱性を向上させる点から、熱硬化性樹脂組成物中の窒化ホウ素の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、10質量部以上が好ましく、20質量部以上がより、30質量部以上が更に好ましい。成形性及び硬化物の機械特性を向上する点から、樹脂組成物中の窒化ホウ素の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、500質量部以下が好ましく、300質量部以下がより好ましく、270質量部以下が更に好ましく、240質量部以下が特に好ましい。窒化ホウ素の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、10〜500質量部、20〜500質量部、20〜300質量部、20〜270質量部又は30〜240質量部であってもよい。 From the viewpoint of improving the heat dissipation of the cured product, the content of boron nitride in the thermosetting resin composition is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. More preferred is part by mass or more. From the viewpoint of improving the moldability and the mechanical properties of the cured product, the content of boron nitride in the resin composition is preferably 500 parts by mass or less, more preferably 300 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. 270 mass parts or less are still more preferable, and 240 mass parts or less are especially preferable. The content of boron nitride may be 10 to 500 parts by mass, 20 to 500 parts by mass, 20 to 300 parts by mass, 20 to 270 parts by mass, or 30 to 240 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. .
成形性を向上させる観点から、無機充填剤、白色顔料及び窒化ホウ素の含有量の合計は、熱硬化性樹脂組成物の全量を基準として10〜90質量%であることが好ましく、30〜87質量%であることがより好ましく、50〜84質量%であることが更に好ましい。 From the viewpoint of improving moldability, the total content of the inorganic filler, the white pigment and the boron nitride is preferably 10 to 90% by mass based on the total amount of the thermosetting resin composition, and 30 to 87% by mass. % Is more preferable, and it is still more preferable that it is 50-84 mass%.
<その他の成分>
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂の硬化反応を促進するために、硬化促進剤を含有してもよい。また、熱硬化性樹脂組成物には、無機充填剤と、エポキシ樹脂との密着性を向上させるために、カップリング剤を添加してもよい。さらに、熱硬化性樹脂組成物は、成形性及び光反射率をより向上させるために、中空粒子を更に含有してもよい。
<Other ingredients>
The thermosetting resin composition according to this embodiment may contain a curing accelerator in order to accelerate the curing reaction of the epoxy resin. Moreover, in order to improve the adhesiveness of an inorganic filler and an epoxy resin, you may add a coupling agent to a thermosetting resin composition. Furthermore, the thermosetting resin composition may further contain hollow particles in order to further improve moldability and light reflectance.
(硬化促進剤)
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及び第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。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。
(Curing accelerator)
Examples of the curing accelerator include amine compounds, imidazole compounds, organic phosphorus compounds, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, and quaternary ammonium salts. Among these curing accelerators, it is preferable to use an amine compound, an imidazole compound, or an organic phosphorus compound. A hardening accelerator may be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
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及びトリ−2,4,6−ジメチルアミノメチルフェノールが挙げられる。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。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及びテトラ−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。 Examples of the amine compound include 1,8-diaza-bicyclo [5.4.0] undecene-7, triethylenediamine, and tri-2,4,6-dimethylaminomethylphenol. Examples of the imidazole compound include 2-ethyl-4-methylimidazole. Examples of the organic phosphorus compound include triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetra-n-butylphosphonium-o, o-diethylphosphorodithioate, tetra-n-butylphosphonium-tetrafluoroborate and tetra-n. -Butylphosphonium-tetraphenylborate.
熱硬化性樹脂組成物中の硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.01〜8質量部であることが好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましく、0.3〜4質量部であることが更に好ましい。硬化促進剤の含有量が、0.01質量部以上であると、十分な硬化促進効果を得られ易く、8質量部以下であると、硬化物の変色を抑制し易くなる。 The content of the curing accelerator in the thermosetting resin composition is preferably 0.01 to 8 parts by mass and more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. Preferably, it is 0.3-4 mass parts. When the content of the curing accelerator is 0.01 parts by mass or more, a sufficient curing acceleration effect can be easily obtained, and when it is 8 parts by mass or less, discoloration of the cured product is easily suppressed.
(カップリング剤)
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、例えば、エポキシシラン化合物、アミノシラン化合物、カチオニックシラン化合物、ビニルシラン化合物、アクリルシラン化合物及びメルカプトシラン化合物が挙げられる。カップリング剤の含有量は、熱硬化性樹脂組成物の全量を基準として、5質量%以下であってもよい。
(Coupling agent)
Although it does not specifically limit as a coupling agent, For example, a silane coupling agent and a titanate coupling agent are mentioned. Examples of the silane coupling agent include epoxy silane compounds, amino silane compounds, cationic silane compounds, vinyl silane compounds, acrylic silane compounds, and mercapto silane compounds. The content of the coupling agent may be 5% by mass or less based on the total amount of the thermosetting resin composition.
(中空粒子)
中空粒子は、内部に空隙部を有する粒子であり、外殻を構成する物質は特に限定されない。中空粒子は、入射光を表面及び内壁で屈折及び反射するため、白色顔料と併用することで、光反射性をより一層向上した硬化物を形成することができる。
(Hollow particles)
The hollow particle is a particle having a void inside, and the substance constituting the outer shell is not particularly limited. Since the hollow particles refract and reflect incident light on the surface and the inner wall, a hardened material with further improved light reflectivity can be formed by using it together with a white pigment.
中空粒子としては、無機中空粒子、有機中空粒子等が挙げられる。無機中空粒子としては、例えば、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス及びシラス(白砂)が挙げられる。無機中空粒子は、上記無機充填剤として用いてもよい。有機中空粒子としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレート系樹脂及びこれらの架橋体が挙げられる。耐熱性及び耐圧強度の観点からは、中空粒子の外殻は、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス、シラス、架橋スチレン系樹脂及び架橋アクリル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の材質から構成されることが好ましく、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス及びシラスからなる群より選ばれる少なくとも1種の材質から構成されることがより好ましい。 Examples of the hollow particles include inorganic hollow particles and organic hollow particles. Examples of the inorganic hollow particles include sodium silicate glass, aluminum silicate glass, borosilicate soda glass, and shirasu (white sand). Inorganic hollow particles may be used as the inorganic filler. Examples of the organic hollow particles include polystyrene resins, poly (meth) acrylate resins, and crosslinked products thereof. From the viewpoint of heat resistance and pressure strength, the outer shell of the hollow particles is at least one selected from the group consisting of sodium silicate glass, aluminum silicate glass, borosilicate soda glass, shirasu, cross-linked styrene resin and cross-linked acrylic resin. It is preferable to be composed of at least one material selected from the group consisting of sodium silicate glass, aluminum silicate glass, borosilicate soda glass and shirasu.
中空粒子の中心粒径は、0.1〜50μmであることが好ましく、0.1〜30μmであることがより好ましい。中空粒子の中心粒径が0.1μm以上であると、熱硬化性樹脂組成物を調製する際に中空粒子を均一に分散し易い。また、中空粒子の中心粒径が50μm以下であると、形成される硬化物の光反射特性を向上し易い。 The center particle diameter of the hollow particles is preferably 0.1 to 50 μm, and more preferably 0.1 to 30 μm. When the center particle diameter of the hollow particles is 0.1 μm or more, the hollow particles are easily dispersed uniformly when preparing the thermosetting resin composition. Moreover, it is easy to improve the light reflection characteristic of the hardened | cured material formed as the center particle diameter of a hollow particle is 50 micrometers or less.
光反射率をより向上させる点から、中空粒子の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、10〜300質量部であることが好ましく、30〜200質量部であることがより好ましく、60〜150質量部であることが更に好ましい。 From the viewpoint of further improving the light reflectance, the content of the hollow particles is preferably 10 to 300 parts by mass, more preferably 30 to 200 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. More preferably, it is -150 mass parts.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、酸化防止剤、離型剤、イオン捕捉剤等の添加剤を添加してもよい。 You may add additives, such as antioxidant, a mold release agent, and an ion capture agent, to the thermosetting resin composition which concerns on this embodiment as needed.
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し混合することで作製することができる。作製手段、条件等は特に限定されない。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、又は、自転と公転を組み合わせた遊星式混合機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。 The light-reflective thermosetting resin composition of this embodiment can be produced by uniformly dispersing and mixing the various components described above. The production means, conditions, etc. are not particularly limited. Examples of a general method for producing a thermosetting resin composition include a method of kneading each component with a kneader, a roll, an extruder, a raking machine, or a planetary mixer that combines rotation and revolution. . When kneading each component, it is preferable to carry out in a molten state from the viewpoint of improving dispersibility.
混練の条件は、各成分の種類又は配合量により適宜決定すればよく、例えば、15〜100℃で5〜40分間混練することが好ましく、20〜100℃で10〜30分間混練することがより好ましい。混練温度が15℃以上であると、各成分を混練させ易くなり、分散性を向上できる。混練温度が100℃以下であると、混練時にエポキシ樹脂の高分子量化が進行して硬化することを抑制できる。混練時間が5分以上であると、十分な分散効果が得られ易くなる。混練時間が40分以下であると、混練時にエポキシ樹脂の高分子量化が進行して硬化することを抑制できる。 The kneading conditions may be appropriately determined depending on the type or blending amount of each component. For example, kneading is preferably performed at 15 to 100 ° C. for 5 to 40 minutes, and kneading at 20 to 100 ° C. for 10 to 30 minutes is more preferable. preferable. When the kneading temperature is 15 ° C. or higher, each component can be easily kneaded and the dispersibility can be improved. When the kneading temperature is 100 ° C. or lower, it is possible to prevent the epoxy resin from increasing in molecular weight and curing during kneading. When the kneading time is 5 minutes or longer, a sufficient dispersion effect is easily obtained. When the kneading time is 40 minutes or less, it is possible to prevent the epoxy resin from increasing in molecular weight and curing during kneading.
本実施形態の光反射用熱硬化性樹脂組成物は、高い光反射性及び耐熱性を必要とする光半導体素子実装用基板材料、電気絶縁材料、光半導体封止材料、接着材料、塗料材料、トランスファー成形用エポキシ樹脂成形材料等の様々な用途において有用である。以下、トランスファー成形用エポキシ樹脂成形材料として使用する際の例を述べる。 The thermosetting resin composition for light reflection of the present embodiment is a substrate material for mounting an optical semiconductor element that requires high light reflectivity and heat resistance, an electrical insulating material, an optical semiconductor sealing material, an adhesive material, a paint material, It is useful in various applications such as an epoxy resin molding material for transfer molding. Hereinafter, an example of using as an epoxy resin molding material for transfer molding will be described.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、成形時間90秒の条件でトランスファー成形した時のバリの長さは、7mm以下であることが好ましく、6mm以下であることがより好ましく、5mm以下であることが更に好ましい。バリの長さが7mm以下であれば、光半導体素子搭載用基板を作製する際、光半導体素子搭載領域となる開口部(凹部)の樹脂汚れを低減でき、光半導体素子と金属配線とを電気的に接続し易くなる。 The burr length when the thermosetting resin composition according to this embodiment is transfer molded under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a molding time of 90 seconds may be 7 mm or less. Preferably, it is 6 mm or less, more preferably 5 mm or less. If the length of the burr is 7 mm or less, the resin contamination of the opening (concave portion) serving as the optical semiconductor element mounting region can be reduced when the optical semiconductor element mounting substrate is manufactured, and the optical semiconductor element and the metal wiring are electrically connected. It becomes easy to connect.
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度が180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒間の条件でトランスファー成形した時の成形直後のショアD硬度、すなわち、熱時硬度は、150℃で80以上であることが好ましく、85以上であることがより好ましい。熱時硬度が80以上であると、金型から成形物を離型し易くなる。 Shore D hardness immediately after molding when the thermosetting resin composition according to the present embodiment is transfer molded under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds, that is, when hot The hardness is preferably 80 or more at 150 ° C., and more preferably 85 or more. When the hot hardness is 80 or more, the molded product can be easily released from the mold.
強靭性の点から、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度が180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒間の条件でトランスファー成形した時の曲げ強度は、25℃で65MPa以上であることが好ましく、70MPa以上であることがより好ましい。曲げ強度が65MPa以上であると、強靭性に優れる。 From the viewpoint of toughness, the bending strength when the thermosetting resin composition according to this embodiment is transfer molded under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds is 25 The pressure is preferably 65 MPa or more, and more preferably 70 MPa or more at ° C. When the bending strength is 65 MPa or more, the toughness is excellent.
耐熱劣化性点から、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件でトランスファー成形した時の熱伝導率は、25℃で0.65W/(m・K)以上であることが好ましく、0.70W/(m・K)以上であることがより好ましく、0.75W/(m・K)以上であることが更に好ましい。 From the viewpoint of heat resistance deterioration, the thermal conductivity when the thermosetting resin composition according to this embodiment is transfer molded under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds is 25. It is preferably 0.65 W / (m · K) or more at ° C, more preferably 0.70 W / (m · K) or more, and further preferably 0.75 W / (m · K) or more. preferable.
光半導体装置の輝度を向上させる点から、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物の硬化物の波長460nmにおける初期光反射率は、80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。耐熱着色性を良好にする観点から、当該硬化物を150℃で1000時間熱処理した後の波長460nmにおける光反射率は、65%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、75%以上であることが更に好ましい。 From the viewpoint of improving the brightness of the optical semiconductor device, the initial light reflectance at a wavelength of 460 nm of the cured product of the thermosetting resin composition according to the present embodiment is preferably 80% or more, and 85% or more. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 90% or more. From the viewpoint of improving heat resistant colorability, the light reflectance at a wavelength of 460 nm after the cured product is heat-treated at 150 ° C. for 1000 hours is preferably 65% or more, more preferably 70% or more, More preferably, it is 75% or more.
[光半導体素子搭載用基板]
本実施形態の光半導体素子搭載用基板は、底面及び壁面から構成される凹部を有する。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本実施形態の光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなるものである。
[Optical semiconductor device mounting substrate]
The substrate for mounting an optical semiconductor element of this embodiment has a recess composed of a bottom surface and a wall surface. The bottom surface of the recess is an optical semiconductor element mounting portion (optical semiconductor element mounting region), and at least a part of the wall surface of the recess, that is, the inner peripheral side surface of the recess, is a cured product of the thermosetting resin composition for light reflection of this embodiment. It consists of
図1は、光半導体素子搭載用基板の一実施形態を示す斜視図である。光半導体素子搭載用基板110は、Ni/Agめっき104が形成された金属配線105(第1の接続端子及び第2の接続端子)と、金属配線105(第1の接続端子及び第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及び絶縁性樹脂成形体103’とリフレクター103とから形成された光半導体素子搭載領域(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。リフレクター103及び絶縁性樹脂成形体103’が、上述の本実施形態に係る光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる成形体である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a substrate for mounting an optical semiconductor element. The optical semiconductor
光半導体素子搭載用基板の製造方法は特に限定されないが、例えば、光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いたトランスファー成形により製造することができる。図2は、光半導体素子搭載用基板を製造する工程の一実施形態を示す概略図である。光半導体素子搭載用基板は、例えば、金属箔から打ち抜き、エッチング等の公知の方法により金属配線105を形成し、電気めっきによりNi/Agめっき104を施す工程(図2の(a))、次いで、該金属配線105を所定形状の金型151に配置し、金型151の樹脂注入口150から光反射用熱硬化性樹脂組成物を注入し、所定の条件でトランスファー成形する工程(図2の(b))、そして、金型151を外す工程(図2の(c))を経て製造することができる。このようにして、光半導体素子搭載用基板には、光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなるリフレクター103に周囲を囲まれてなる光半導体素子搭載領域(凹部)200が形成される。また、凹部200の底面は、第1の接続端子となる金属配線105及び第2の接続端子となる金属配線105と、これらの間に設けられ光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる絶縁性樹脂成形体103’とから構成される。なお、上記トランスファー成形の条件としては、金型温度170〜200℃、より好ましくは170〜190℃、成形圧力0.5〜20MPa、より好ましくは2〜8MPaで、60〜120秒間、アフターキュア温度120℃〜180℃で1〜3時間が好ましい。
Although the manufacturing method of the board | substrate for optical semiconductor element mounting is not specifically limited, For example, it can manufacture by transfer molding using the thermosetting resin composition for light reflection. FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a process for manufacturing a substrate for mounting an optical semiconductor element. The substrate for mounting an optical semiconductor element is formed by, for example, punching from a metal foil, forming a
[光半導体装置]
本実施形態に係る光半導体装置は、上記光半導体素子搭載用基板と、当該光半導体素子搭載用基板に搭載された光半導体素子とを有する。より具体的な例として、上記光半導体素子搭載用基板と、光半導体素子搭載用基板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蛍光体含有封止樹脂部とを備える光半導体装置が挙げられる。
[Optical semiconductor device]
The optical semiconductor device according to the present embodiment includes the optical semiconductor element mounting substrate and an optical semiconductor element mounted on the optical semiconductor element mounting substrate. As a more specific example, the optical semiconductor element mounting substrate, the optical semiconductor element provided in the recess of the optical semiconductor element mounting substrate, and the phosphor-containing envelope that fills the recess and seals the optical semiconductor element An optical semiconductor device provided with a stop resin part is mentioned.
図3は、光半導体素子搭載用基板110に光半導体素子100を搭載した状態の一実施形態を示す斜視図である。図3に示すように、光半導体素子100は、光半導体素子搭載用基板110の光半導体素子搭載領域(凹部)200の所定位置に搭載され、金属配線105とボンディングワイヤ102により電気的に接続される。図4及び図5は、光半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図4及び図5に示すように、光半導体装置は、光半導体素子搭載用基板110と、光半導体素子搭載用基板110の凹部200内の所定位置に設けられた光半導体素子100と、凹部200を充填して光半導体素子を封止する蛍光体106を含む透明な封止樹脂101からなる封止樹脂部とを備えており、光半導体素子100とNi/Agめっき104が形成された金属配線105とがボンディングワイヤ102又ははんだバンプ107により電気的に接続されている。
FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment in which the
図6もまた、光半導体装置の一実施形態を示す模式断面図である。図6に示す光半導体装置では、リフレクター303が形成されたリード304上の所定位置にダイボンド材306を介してLED素子300が配置され、LED素子300とリード304とがボンディングワイヤ301により電気的に接続され、蛍光体305を含む透明な封止樹脂302によりLED素子300が封止されている。
FIG. 6 is also a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the optical semiconductor device. In the optical semiconductor device shown in FIG. 6, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに制限されない。例えば、本実施形態の光反射用熱硬化性樹脂組成物を光反射コート剤として用いることができる。この実施形態として、銅張積層板、光半導体素子搭載用基板及び光半導体素子について説明する。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to this. For example, the thermosetting resin composition for light reflection of the present embodiment can be used as a light reflection coating agent. As this embodiment, a copper-clad laminate, an optical semiconductor element mounting substrate, and an optical semiconductor element will be described.
本実施形態に係る銅張積層板は、上述の光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いて形成された光反射樹脂層と、該光反射樹脂層上に積層された銅箔と、を備える。 The copper clad laminate according to the present embodiment includes a light reflecting resin layer formed using the above-described thermosetting resin composition for light reflection, and a copper foil laminated on the light reflecting resin layer. .
図7は、銅張積層板の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図7に示すように、銅張積層板400は、基材401と、該基材401上に積層された光反射樹脂層402と、該光反射樹脂層402上に積層された銅箔403と、を備えている。ここで、光反射樹脂層402は、上述の光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いて形成されている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of a copper clad laminate. As shown in FIG. 7, a copper clad
基材401としては、銅張積層板に用いられる基材を特に制限なく用いることができるが、例えば、エポキシ樹脂積層板等の樹脂積層板、光半導体搭載用基板などが挙げられる。
As the
銅張積層板400は、例えば、本実施形態の光反射用熱硬化性樹脂組成物を基材401表面に塗布し、銅箔403を重ね、加熱加圧硬化して上記熱硬化性樹脂組成物からなる光反射樹脂層402を形成することにより作製することができる。
For example, the copper clad
熱硬化性樹脂組成物の基材401への塗布方法としては、例えば、印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布方法を用いることができる。このとき、熱硬化性樹脂組成物には、塗布が容易となるように溶媒を含有させてもよい。なお、溶媒を用いる場合、上述した各成分の配合割合で熱硬化性樹脂組成物の全量を基準としたものについては、溶媒を除いたものを全量として設定することが好ましい。
As a method for applying the thermosetting resin composition to the
加熱加圧の条件としては、特に限定されないが、例えば、130〜180℃、0.5〜4MPa、30〜600分間の条件で加熱加圧を行うことが好ましい。 The heating and pressing conditions are not particularly limited. For example, it is preferable to perform heating and pressing under conditions of 130 to 180 ° C., 0.5 to 4 MPa, and 30 to 600 minutes.
上記銅張積層板を使用し、LED実装用等の光学部材用のプリント配線板を作製することができる。なお、図7に示した銅張積層板400は、基材401の片面に光反射樹脂層402及び銅箔403を積層したものであるが、銅張積層板は、基材401の両面に光反射樹脂層402及び銅箔403をそれぞれ積層したものであってもよい。また、銅張積層板は、基材401を用いることなく、光反射樹脂層402及び銅箔403のみで構成されていてもよい。この場合、光反射樹脂層402が基材としての役割をはたすこととなる。この場合、例えば、ガラスクロス等に本熱硬化性樹脂組成物を含浸させ、硬化させたものを光反射樹脂層402とすることができる。
Using the copper-clad laminate, a printed wiring board for an optical member such as an LED can be produced. Note that the copper clad
図8は、銅張積層板を用いて作製された光半導体装置の一例を示す模式断面図である。図8に示すように、光半導体装置500は、光半導体素子410と、光半導体素子410が封止されるように設けられた透明な封止樹脂404とを備える表面実装型の発光ダイオードである。光半導体装置500において、光半導体素子410は、接着層408を介して銅箔403に接着されており、ボンディングワイヤ409により銅箔403と電気的に接続されている。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical semiconductor device manufactured using a copper-clad laminate. As shown in FIG. 8, the
光半導体素子搭載用基板の他の実施形態として、上述の光反射用熱硬化性樹脂組成物を用いて、基材上の複数の導体部材(接続端子)間に形成された光反射樹脂層を備える光半導体素子搭載用基板が挙げられる。また、光半導体装置の他の実施形態は、上記の光半導体素子搭載用基板に光半導体素子を搭載してなるものである。 As another embodiment of the substrate for mounting an optical semiconductor element, a light reflecting resin layer formed between a plurality of conductor members (connection terminals) on a base material using the above-described thermosetting resin composition for light reflection. Examples thereof include a substrate for mounting an optical semiconductor element. In another embodiment of the optical semiconductor device, the optical semiconductor element is mounted on the optical semiconductor element mounting substrate.
図9は、光半導体装置の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図9に示すように、光半導体装置600は、基材601と、該基材601の表面に形成された複数の導体部材602と、複数の導体部材(接続端子)602間に形成された、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物からなる光反射樹脂層603と、を備える光半導体素子搭載用基板に、光半導体素子610が搭載され、光半導体素子610が封止されるように透明な封止樹脂604が設けられた、表面実装型の発光ダイオードである。光半導体装置600において、光半導体素子610は、接着層608を介して導体部材602に接着されており、ボンディングワイヤ609により導体部材602と電気的に接続されている。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of an optical semiconductor device. As shown in FIG. 9, the
基材601としては、光半導体素子搭載用基板に用いられる基材を特に制限なく用いることができるが、例えば、エポキシ樹脂積層板等の樹脂積層板が挙げられる。
As the
導体部材602は、接続端子として機能するものであり、例えば、銅箔をフォトエッチングする方法等、公知の方法により形成することができる。
The
光半導体素子搭載用基板は、上記光反射用熱硬化性樹脂組成物を基材601上の複数の導体部材602間に塗布し、加熱硬化して光反射用熱硬化性樹脂組成物からなる光反射樹脂層603を形成することにより作製することができる。
The substrate for mounting an optical semiconductor element is a light comprising a thermosetting resin composition for light reflection by applying the light reflecting thermosetting resin composition between a plurality of
光反射用熱硬化性樹脂組成物の基材601への塗布方法としては、例えば、印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布方法を用いることができる。このとき、光反射用熱硬化性樹脂組成物には、塗布が容易となるように溶媒を含有させることができる。なお、溶媒を用いる場合、上述した各成分の配合割合で樹脂組成物全量を基準としたものについては、溶媒を除いたものを全量として設定することが好ましい。
As a method for applying the light-reflective thermosetting resin composition to the
光反射用熱硬化性樹脂組成物の塗膜を加熱硬化する際の加熱条件としては、特に限定されないが、例えば、130〜180℃、30〜600分間の条件で加熱を行ってもよい。 Although it does not specifically limit as a heating condition at the time of heat-hardening the coating film of the thermosetting resin composition for light reflection, For example, you may heat on the conditions of 130-180 degreeC and 30-600 minutes.
その後、導体部材602表面に余分に付着した樹脂成分は、バフ研磨等により除去し、導体部材602からなる回路を露出させ、光半導体素子搭載用基板とする。
Thereafter, the resin component adhering excessively to the surface of the
また、光反射樹脂層603と導体部材602との密着性を確保するために、導体部材602に対して酸化還元処理、CZ処理(メック株式会社製)等の粗化処理を行なってもよい。
Further, in order to ensure the adhesion between the light reflecting
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに制限されない。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to this.
以下、本発明を実施例により詳述するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example explains this invention in full detail, this invention is not limited to these.
[光反射用熱硬化性樹脂組成物の作製]
表1又は表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分間溶融混練して混練物を得た。混練物を冷却し、粉砕することによって、実施例及び比較例の光反射用熱硬化性樹脂組成物をそれぞれ作製した。
[Production of thermosetting resin composition for light reflection]
Each component was blended according to the blending ratio (parts by mass) shown in Table 1 or 2, and sufficiently kneaded with a mixer, and then melt-kneaded with a mixing roll at 40 ° C. for 15 minutes to obtain a kneaded product. The kneaded product was cooled and pulverized to prepare thermoreflective resin compositions for light reflection in Examples and Comparative Examples, respectively.
[評価]
(スパイラルフロー)
EMMI−1−66の規格に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、熱硬化性樹脂組成物を成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件下でトランスファー成形し、その際の熱硬化性樹脂組成物の流動距離(cm)を測定した。
[Evaluation]
(Spiral flow)
Using a spiral flow measurement mold in accordance with the standard of EMMI-1-66, transfer molding of a thermosetting resin composition under conditions of a molding mold temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds. The flow distance (cm) of the thermosetting resin composition at that time was measured.
(バリ長さ)
得られた熱硬化性樹脂組成物を、ポットを用いて、バリ測定用金型(図10を参照)に流し込み、次いで硬化させることによって熱硬化性樹脂組成物を成形した。なお、成形時の金型温度は180℃、成形圧力は6.9MPa、樹脂の流し込み時間(トランスファー時間)は10秒であり、硬化温度は180℃、硬化時間は90秒とした。成形後、バリ測定用金型の上型を外し、成形時に金型の上型と下型との隙間を流れて生じたバリの長さの最大値を、ノギスを使用して測定した。
(Burr length)
The obtained thermosetting resin composition was poured into a burr measurement mold (see FIG. 10) using a pot and then cured to form a thermosetting resin composition. The mold temperature during molding was 180 ° C., the molding pressure was 6.9 MPa, the resin pouring time (transfer time) was 10 seconds, the curing temperature was 180 ° C., and the curing time was 90 seconds. After molding, the upper mold of the mold for measuring burrs was removed, and the maximum value of the length of burrs generated by flowing through the gap between the upper mold and the lower mold of the mold was measured using calipers.
図10は、バリ長さの測定時に使用するバリ測定用金型の構造及びバリを模式的に示した図であり、(a)は側面断面図、(b)は平面図である。図10に示したように、バリ測定用金型は、一対の上型700と下型701とから構成され、上型700は樹脂注入口702を有する。また、下型701は、樹脂注入口702に対向するキャビティ703と、キャビティ703から金型外周部に向かって伸びる6本のスリット704、705、706、707、708及び709を有する。バリは、図10に示したように、熱硬化性樹脂組成物がキャビティ703の外延から各スリットに沿って流れ込み硬化した部分(樹脂バリ)710を意味する。ここで、本発明で規定する「バリの長さ」とは、図10に示すバリ測定用金型を用いトランスファー成形を行った際の、金型中心のキャビティ703から、金型の上型700と下型701との合わせ目の隙間にはみ出した硬化物(樹脂バリ710)の放射方向の最大長さをノギスで測定した値である。また、バリ測定用金型の寸法は、上型700及び下型701の外形が(140mm)×(140mm)、樹脂注入口の径が上部7mm、下部4mm、キャビティの径が30mm、キャビティの深さが4mmであり、6本のスリット704から709の深さは、順に75μm、50μm、30μm、20μm、10μm及び2μmである。
FIGS. 10A and 10B are diagrams schematically showing the structure and burrs of a burr measuring mold used when measuring the burr length, where FIG. 10A is a side sectional view and FIG. 10B is a plan view. As shown in FIG. 10, the burr measurement mold is composed of a pair of an
(熱時硬度)
熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件でトランスファー成形することによって、直径50mm、厚み3mmの円板を作製した。成形後、直ちにショアD型硬度計を用いて、円板の硬度を150℃で測定した。
(Heat hardness)
The thermosetting resin composition was transfer molded under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds to produce a disk having a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm. Immediately after molding, the hardness of the disk was measured at 150 ° C. using a Shore D hardness tester.
(曲げ強度)
熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件でトランスファー成形することによって、10mm×70mm×3mmの試験片を作製した。曲げ試験機(株式会社エー・アンド・デイの製品名「テンシロン」)を用いて、試験片の曲げ強度を25℃で測定した。
(Bending strength)
A 10 mm × 70 mm × 3 mm test piece was produced by transfer molding the thermosetting resin composition under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds. The bending strength of the test piece was measured at 25 ° C. using a bending tester (A & D Co., Ltd., product name “Tensilon”).
(熱伝導率)
熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件でトランスファー成形することによって、直径50mm、厚さ1mmの円柱状の試験片を作製した。キセノンフラッシュ(Xe−flash)法により、試験片の熱伝導率を25℃で測定した。
(Thermal conductivity)
The thermosetting resin composition was transfer molded under the conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds, thereby preparing a cylindrical test piece having a diameter of 50 mm and a thickness of 1 mm. The thermal conductivity of the test piece was measured at 25 ° C. by a xenon flash (Xe-flash) method.
(光反射率)
熱硬化性樹脂組成物を、成形金型温度180℃、成形圧力6.9MPa、硬化時間90秒の条件でトランスファー成形することによって、厚み3mmの試験片を作製した。分光測色計(コニカミノルタジャパン株式会社、製品名「CM600d」)を用いて、波長460nmにおける試験片の初期光反射率を測定した。次いで、試験片を150℃のホットプレートで1000時間熱処理を行った後の光反射率を測定した。
(Light reflectance)
A test piece having a thickness of 3 mm was produced by transfer molding the thermosetting resin composition under conditions of a molding die temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 90 seconds. The initial light reflectance of the test piece at a wavelength of 460 nm was measured using a spectrocolorimeter (Konica Minolta Japan, Inc., product name “CM600d”). Subsequently, the light reflectance after heat-treating the test piece with a 150 degreeC hotplate for 1000 hours was measured.
表1及び2中、*1〜9は以下のとおりである。
*1:トリスグリシジルイソシアヌレート(日産化学工業株式会社の製品名「TEPIC−S」、エポキシ当量100)
*2:ヘキサヒドロ無水フタル酸(和光純薬工業株式会社製)
*3:テトラブチルホスホニウムテトラフェニルボラート(日本化学工業株式会社の製品名「PX−4PB」)
*4:トリメトキシエポキシシラン(東レ・ダウコーニング株式会社の製品名「A−187」)
*5:シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング株式会社製の製品名「OE−6366A」及び「OE−6366B」を質量比1:1で混合したシリコーン樹脂。)
*6:溶融シリカ(新日鉄住金株式会社の製品名「S140」、中心粒径36μm)
*7:酸化チタン(石原産業株式会社の製品名「CR−95」、中心粒径0.3μm)
*8:中空粒子(スリーエムジャパン株式会社の製品名「S60−HS」、中心粒径24μm)
*9:窒化ホウ素(水島合金鉄株式会社の製品名「FS−3」、中心粒径76μm)
In Tables 1 and 2, * 1 to 9 are as follows.
* 1: Trisglycidyl isocyanurate (product name “TEPIC-S” of Nissan Chemical Industries, Ltd., epoxy equivalent 100)
* 2: Hexahydrophthalic anhydride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
* 3: Tetrabutylphosphonium tetraphenylborate (product name of Nippon Chemical Industry Co., Ltd. “PX-4PB”)
* 4: Trimethoxyepoxysilane (product name “A-187” of Toray Dow Corning Co., Ltd.)
* 5: Silicone resin (silicone resin in which product names “OE-6366A” and “OE-6366B” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) were mixed at a mass ratio of 1: 1.
* 6: Fused silica (Nippon Steel & Sumikin Co., Ltd. product name “S140”, center particle size 36 μm)
* 7: Titanium oxide (Ishihara Sangyo Co., Ltd. product name “CR-95”, center particle size 0.3 μm)
* 8: Hollow particles (Product name “S60-HS” of 3M Japan Co., Ltd., center particle size 24 μm)
* 9: Boron nitride (product name “FS-3” of Mizushima Alloy Iron Co., Ltd., center particle size 76 μm)
実施例の光反射用熱硬化性樹脂組成物は、成形時のバリが少なく、機械的特性及び熱伝導性に優れる硬化物(成形体)を形成できることが確認できる。そして、実施例で作製された成形体は、熱処理後の光反射率の低下が抑えられていることから、耐熱変色性に優れ、耐久性を向上できることが確認できる。 It can be confirmed that the light-reflective thermosetting resin compositions of the examples have few burrs at the time of molding, and can form a cured product (molded product) excellent in mechanical properties and thermal conductivity. And since the fall of the light reflectivity after heat processing was suppressed, the molded object produced in the Example can confirm that it is excellent in heat-resistant discoloration and can improve durability.
100…光半導体素子、101…封止樹脂、102…ボンディングワイヤ、103…リフレクター、103’…絶縁性樹脂成形体、104…Ni/Agめっき、105…金属配線、106…蛍光体、107…はんだバンプ、110…光半導体素子搭載用基板、150…樹脂注入口、151…金型、200…光半導体素子搭載領域、300…LED素子、301…ボンディングワイヤ、302…封止樹脂、303…リフレクター、304…リード、305…蛍光体、306…ダイボンド材、400…銅張積層板、401…基材、402…光反射樹脂層、403…銅箔、404…封止樹脂、408…接着層、409…ボンディングワイヤ、410…光半導体素子、500,600…光半導体装置、601…基材、602…導体部材、603…光反射樹脂層、604…封止樹脂、608…接着層、609…ボンディングワイヤ、610…光半導体素子、700…バリ測定用金型(上型)、701…バリ測定用金型(下型)、702…樹脂注入口、703…キャビティ、704…スリット(75μm)、705…スリット(50μm)、706…スリット(30μm)、707…スリット(20μm)、708…スリット(10μm)、709…スリット(2μm)、710…樹脂バリ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記凹部の前記壁面の少なくとも一部が、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる、光半導体素子搭載用基板。 It has a recess composed of a bottom surface and a wall surface, and the bottom surface of the recess is a mounting portion for an optical semiconductor element,
The optical semiconductor element mounting board | substrate which at least one part of the said wall surface of the said recessed part consists of hardened | cured material of the thermosetting resin composition for light reflections as described in any one of Claims 1-3.
前記第1の接続端子と前記第2の接続端子との間に、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光反射用熱硬化性樹脂組成物の硬化物を有する、光半導体素子搭載用基板。 A board, and a first connection terminal and a second connection terminal provided on the board,
The optical semiconductor element mounting which has the hardened | cured material of the thermosetting resin composition for light reflections as described in any one of Claims 1-3 between the said 1st connection terminal and the said 2nd connection terminal. Substrate.
前記凹部の前記壁面の少なくとも一部を、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光反射用熱硬化性樹脂組成物をトランスファー成形して形成する工程、
を備える、光半導体素子搭載用基板の製造方法。 A method of manufacturing a substrate for mounting an optical semiconductor element having a recess composed of a bottom surface and a wall surface,
Forming at least a part of the wall surface of the recess by transfer molding the thermosetting resin composition for light reflection according to any one of claims 1 to 3;
A method for manufacturing a substrate for mounting an optical semiconductor element.
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