JP2019026710A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
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、白色顔料及び熱伝導性フィラーを含有し、熱伝導性フィラーの粒径は、白色顔料の粒径よりも大きい。
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。
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。
上記エポキシ樹脂と上記硬化剤とは、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。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。
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、後述する無機充填剤に包含される。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物は、熱伝導性フィラーを含有することで、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。
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、上述した白色顔料及び熱伝導性フィラーのいずれにも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。
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。
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。
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。
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、光反射性及び成形性をより一層向上した硬化物を形成することができる。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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の製品名「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。
*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: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)
*8: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)
*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)
*10:アルミナ(デンカ株式会社の製品名「DAW−45」、中心粒径45μm)
Claims (9)
- エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、白色顔料及び熱伝導性フィラーを含有し、
前記熱伝導性フィラーの粒径が、前記白色顔料の粒径よりも大きい、光反射用熱硬化性樹脂組成物。 - 前記熱伝導性フィラーの中心粒径が、10〜200μmである、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記熱伝導性フィラーが、25℃で12W/(m・K)以上の熱伝導率を有する無機化合物である、請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記熱伝導性フィラーの含有量が、前記エポキシ樹脂100質量部に対して、10〜500質量部である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜4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備える、光半導体素子搭載用基板。
- 底面及び壁面から構成される凹部を有し、当該凹部の前記底面が光半導体素子の搭載部であり、
前記凹部の前記壁面の少なくとも一部が、請求項1〜4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。 - 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、請求項1〜4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。 - 請求項5〜7のいずれか一項に記載の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、光半導体装置。
- 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であって、 前記凹部の前記壁面の少なくとも一部を、請求項1〜4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。
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