JP3393453B2 - 光半導体の封止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、フォトカプラ、フォト
インタラプタなどの素子内に受光素子と発光素子を同時
に搭載し、受光素子と発光素子の間で信号の授受を行な
う形態の光半導体を封止する方法に関し、特に生産性、
成形性に優れ、しかも耐熱性、透光性樹脂やリードフレ
ームとの密着性に優れた樹脂を用いて封止する光半導体
の封止方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】フォトカプラ、フォトインタラプタのよ
うに、素子内に受光素子と発光素子を同時に搭載し、受
光素子と発光素子の間で信号の授受を行なう形態の、い
わゆる複合光素子と呼ばれる光半導体は、受光素子と発
光素子をエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透光性樹
脂で封止した後、さらに非透光性樹脂で封止することに
より形成される。従来、このような非透光性樹脂として
は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂な
どの熱硬化性樹脂が用いられてきたが、このような樹脂
は硬化に長時間を要し、生産性に劣る問題があった。そ
こで近年、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）
が、耐熱性、剛性、電気絶縁性、耐薬品性、難燃性に優
れ、しかも熱可塑性樹脂であるので、成形時間が大幅に
短縮でき生産性が改善されるため、上記のような熱硬化
性樹脂に代わる光半導体封止用非透光性樹脂として検討
されている。しかしＰＰＳは結晶性であるため、融点を
越えると流動性が極端に増し、流動性のコントロールが
困難となり、成形時にバリが発生する問題があった。ま
た成形収縮率や線膨張係数に異方性があり、従って光半
導体を透光性樹脂で封止後、非透光性樹脂としてＰＰＳ
単体を用いて封止すると、成形時に金型から取り出した
ときにその異方性のためにクラックが発生したり、また
ハンダ付けの際にかかる熱によりクラックが発生したり
変形することにより、光半導体の構造によっては受光素
子と発光素子との間で信号の授受が困難になる恐れがあ
った。さらにＰＰＳは、その化学構造のもつ特性から他
樹脂や金属との密着性に劣っている欠点があり、非透光
性樹脂としてＰＰＳ単体を用いて封止された光半導体は
透光性樹脂をＰＰＳとの間の密着性が十分でなく、隙間
が生じて水分が侵入する恐れがあり、封止の役目を果せ
ない問題があった。また、光半導体をハンダ付けする時
の熱によってＰＰＳの異方性により透光性樹脂とＰＰＳ
との間に隙間がさらに生じ、発光素子側の外部接続用リ
ード線と受光素子側の外部接続用リード線の間に高電圧
を印加すると、透光性樹脂とＰＰＳ界面の隙間で放電し
て発光素子と受光素子が破壊されたり、界面で絶縁破壊
が起こる問題があった。また、封止ＰＰＳとリード線ま
たはリードフレームとの密着性に劣るため、それらの界
面から水が侵入することにより、電気絶縁性の低下や電
極の腐食などが起こる問題があった。 【０００３】透光性樹脂と非透光性樹脂との密着性を改
善する技術としては、発光素子と受光素子を透光性樹脂
で封止後、透光性樹脂表面に紫外線やオゾンで処理を行
ない、次いで非透光性樹脂で封止する方法が特開平１−
９４６７９号公報、特開平３−２２５５３号公報などに
開示されている。ところが、上記公報で開示された方法
は、透光性樹脂の表面処理工程が入ることにより生産性
が低下する問題があった。また、これらの方法では非透
光性樹脂とリード線やリードフレームとの密着性が改善
されていない。特にＰＰＳのように密着性に劣る樹脂を
非透光性樹脂として用いた場合、上記欠点は著しいもの
となる。 【０００４】ＰＰＳのリード線やリードフレームとの密
着性を改善する技術としては、リード線やリードフレー
ムにあらかじめ特定の密着剤を塗布後、ＰＰＳで封止す
る方法が特開昭６２−１２００３６号公報、特開平３−
６９１２８号公報などに開示されており、またＰＰＳに
特定の添加剤を配合したものを封止材として用いる方法
が特開昭５９−２０９１１号公報、特公平４−４７４６
０号公報、特開昭６３−１８９４５８号公報などに開示
されている。ところがリード線やリードフレームに接着
剤を塗布後ＰＰＳで封止する方法では、作業工程が複雑
になり生産性に劣る問題があった。一方、上記公報で開
示された添加剤が添加されたＰＰＳ組成物は、相手の添
加剤の耐熱温度が低いため、ＰＰＳの長所である耐熱性
が損なわれてしまい、従ってこのようなＰＰＳ組成物で
封止された光半導体は高温時の熱変形性に劣り、ハンダ
付け工程における高温の熱により光半導体が変形する問
題があった。こうした事情から、ＰＰＳの長所である耐
熱性を低下させることなく、さらにＰＰＳの欠点である
成形収縮率や線膨張係数の異方性およびリード線やリー
ドフレームとの密着性、透光性樹脂との密着性が改善さ
れ、しかも生産性にも優れたものである光半導体の封止
方法が望まれているが、従来知られている方法でこのよ
うな要望を満たし得るものはなかった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
一挙に解決したものであり、生産性、成形性に優れ、し
かも耐熱性、透光性樹脂やリードフレームとの密着性に
優れた光半導体の封止方法を提供するものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の光半導体の封止
方法は、光半導体を透光性樹脂で封止し、次いで非透光
性樹脂組成物で封止する光半導体の封止方法において、
前記非透光性樹脂組成物が、ポリアリーレンスルフィド
樹脂と無機充填材からなる組成物に下記一般式（Ｉ）〜
（IV）で表される少なくとも１種のノルボルナン骨格を
有する熱可塑性ノルボルネン系樹脂を加えることを必須
とし、ハンダ耐熱に耐え得るその樹脂組成物の熱変形温
度が荷重６６ｐｓｉにおいて１８０℃を超えたものであ
ることを特徴とするものである。 【０００７】本発明に用いられる熱可塑性ノルボルネン
系樹脂は、その繰り返し単位中に下記一般式（Ｉ）〜
（ＩＶ）で表されるノルボルナン骨格を有するものであ
る。 【０００８】【化５】 【０００９】【化６】 【００１０】【化７】 【００１１】【化８】 【００１２】（式中、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、水素原子
または１価の有機基を示す。）本発明で使用される熱可
塑性ノルボルネン系樹脂は、十分な強度を得るために、
その重量平均分子量は５，０００〜１００万、好ましく
は８，０００〜２０万である。 【００１３】本発明において使用することのできる熱可
塑性ノルボルネン系樹脂としては、例えば特開昭６０−
１６８７０８号公報、特開昭６２−２５２４０６号公
報、特開昭６２−２５２４０７号公報、特開平２−１３
３４１３号公報、特開昭６３−１４５３２４号公報、特
開昭６３−２６４６２６号公報、特開平１−２４０５１
７号公報、特公昭５７−８８１５号公報などに記載され
ている樹脂などを挙げることができる。この熱可塑性ノ
ルボルネン系樹脂の具体例としては、下記一般式（Ｖ）
で表される少なくとも１種のテトラシクロドデセン誘導
体、または該テトラシクロドデセン誘導体と共重合可能
な不飽和環状化合物とをメタセシス重合して得られる重
合体を水素添加して得られる水添重合体を挙げることが
できる。 【００１４】【化９】 【００１５】（式中、Ａ〜Ｄは、前記に同じ。） 【００１６】前記一般式（Ｖ）で表される特定単量体の
具体例としては、５−カルボキシメチルビシクロ［２．
２．１］ヘプト−２−エン、５−メチル−５−カルボキ
シメチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、５
−シアノビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン、８
−カルボキシメチルテトラシクロ［４．４．０．
１^2,5．１^7,10］−３−ドデセン、８−カルボキシエチ
ルテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３−
ドデセン、８−カルボキシｎ−プロピルテトラシクロ
［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３−ドデセン、８−
カルボキシイソプロピルテトラシクロ［４．４．０．１
^2,5．１^7,10］−３−ドデセン、８−カルボキシｎ−ブ
チルテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３
−ドデセン、８−メチル−８−カルボキシメチルテトラ
シクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３−ドデセ
ン、８−メチル−８−カルボキシエチルテトラシクロ
［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３−ドデセン、８−
メチル−８−カルボキシｎ−プロピルテトラシクロ
［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３−ドデセン、８−
メチル−８−カルボキシイソプロピルテトラシクロ
［４．４．０．１^2,5．１^7,10］−３−ドデセン、８−
メチル−８−カルボキシｎ−ブチルテトラシクロ［４．
４．０．１^2,5．１^{7 ,10}］−３−ドデセンなどを挙げる
ことができる。前記一般式（Ｖ）で表わされるテトラシ
クロドデセン誘導体において、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのう
ち極性基を含むことが、リード線やリードフレームとの
密着性、耐熱性およびＰＰＳとの相溶性の点から好まし
い。さらに、この極性基が−（ＣＨ₂ ）_n ＣＯＯＲ
¹ （ここで、Ｒ¹ は炭素数１〜２０の炭化水素基、ｎは
０〜１０の整数を示す）で表わされるカルボン酸エステ
ル基であることが、得られる水添重合体が高いガラス転
移温度を有するものとなるので好ましい。特に、このカ
ルボン酸エステル基によりなる極性置換基は、一般式
（Ｖ）のテトラシクロドデセン誘導体の１分子当たりに
１個含有されることが、透光性樹脂やリード線、リード
フレームとの密着性の点で好ましい。 【００１７】前記一般式において、Ｒ¹は炭素数１〜２
０の炭化水素基であるが、炭素数が多くなるほど得られ
る水添重合体の吸湿性が小さくなる点では好ましいが、
得られる水添重合体のガラス転移温度とのバランスの点
から、炭素数１〜４の鎖状アルキル基または炭素数５以
上の（多）環状アルキル基であることが好ましく、特に
メチル基、エチル基、シクロヘキシル基であることが好
ましい。さらに、カルボン酸エステル基が結合した炭素
原子に、同時に炭素数１〜１０の炭化水素基が置換基と
して結合されている一般式（Ｖ）のテトラシクロドデセ
ン誘導体は、吸湿性を低下させるので好ましい。特に、
この置換基がメチル基またはエチル基である一般式
（Ｖ）のテトラシクロドデセン誘導体は、その合成が容
易な点で好ましい。具体的には、８−メチル−８−メト
キシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１ ^2,5 ．１
^7,10 ］−３−ドデセンが好ましい。一般式（Ｖ）で表さ
れる単量体は、例えば（ａ）Ｗ、Ｍｏ、ＲｅおよびＴａ
の化合物から選ばれた少なくとも１種と、（ｂ）デミン
グの周期律表Ｉａ、ＩＩａ、ＩＩＩａ、ＩＶａあるいは
ＩＶｂ族元素の化合物で少なくとも一つの元素−炭素あ
るいは元素−水素結合を有するものから選ばれた少なく
とも１種との組合せを含むメタセシス触媒により重合さ
れる。また、上記（ａ）成分および（ｂ）成分以外に
（ｃ）成分を添加してより高活性の触媒を得ることもで
きる。重合溶媒としては、シクロヘキサン、ベンゼン、
トルエン、キシレン、１，２−ジメトキシエタン、酢酸
ブチルなどを挙げることができる。さらに、上記触媒を
用いて重合された重合体を水添するには、公知の水添触
媒が用いられる。ここで、水素添加反応は、常温〜３０
０気圧、好ましくは３〜２００気圧の水素ガス雰囲気下
において、０〜２００℃、好ましくは２０〜１８０℃で
行うことができる。 【００１８】本発明において、熱可塑性ノルボルネン系
樹脂として使用される前記水添重合体は、クロロホルム
中３０℃で測定される固有粘度（η_inh）が、０．２〜
１．５ｄｌ／ｇ、特に０．３〜０．５ｄｌ／ｇの範囲に
あることが、成形時のワイヤー変形防止の点から好まし
い。また、前記水添重合体の軟化温度は９０℃以上、ガ
ラス転移温度は１００℃以上、特に１３０℃以上である
ことが、ポリアリーレンスルフィド樹脂に配合した際、
ポリアリーレンスルフィド樹脂の耐熱性を大きく損ねな
い上で好ましい。また、水添重合体の水素添加率は、６
０Ｍｚ、¹Ｈ−ＮＭＲで測定した値が５０％以上、好ま
しくは９０％以上、さらに好ましくは９８％以上であ
る。水素添加率が高いほど、熱や光に対する安定性が優
れる。 【００１９】本発明に用いられるポリアリーレンスルフ
ィド樹脂は、主とする構成単位が一般式：−Ａｒ−Ｓ−
（式中、Ａｒは２価の芳香族基を表わす）で表わされる
重合体である。このポリアリーレン基を構成する２価の
芳香族基としては、ｎ−フェニレン基、ｍ−フェニレン
基、２，６−ナフタレン基、４，４′−ビフェニレン
基、ｐ，ｐ′−ビベンジル基、およびこれらの核置換基
などが代表例として挙げられる。これらの内では、核置
換基のｐ−フェニレン基を有するポリ−ｐ−フェニレン
スルフィドが成形加工性の点で好ましい。 【００２０】本発明においてポリアリーレンスルフィド
樹脂は、上記構成単位を１分子中に少なくとも７０モル
％以上含有していることが必要である。この主成分が７
０モル％未満であると、得られるポリアリーレンスルフ
ィド樹脂の結晶性が低下したり、転移温度が低かった
り、封止された半導体の物性が悪いなど、好ましくない
結果を生じる。さらに本発明においてポリアリーレンス
ルフィド樹脂は、１分子中に３０モル％未満であれば、
３価以上の結合手を有する芳香族基、例えば１，２，４
−結合フェニレン核や脂肪族基、ヘテロ原子含有基など
を含んでいてもさしつかえない。上記ポリアリーレンス
ルフィド樹脂を製造する方法としては、ジハロゲン化芳
香族化合物とジオール芳香族化合物、またはモノハロゲ
ン化芳香族チオールの縮合反応、あるいはジハロゲン化
芳香族化合物と硫化アルカリ、あるいは水硫化アルカリ
とアルカリ、または硫化水素とアルカリ化合物からの脱
塩縮合反応を利用する方法などを例示することができる
が、これらに限定されるものではない。 【００２１】上記樹脂組成物は、光半導体素子の非透光
性封止材として開発されたものであり、この封止された
光半導体がハンダ付けされることを考慮し、樹脂組成物
の熱変形温度は荷重６６ｐｓｉにおいて１８０℃を超え
ていることが好ましく、特に２００℃を超えていること
が好ましい。本発明に用いる熱可塑性ノルボルネン系樹
脂は非晶性であるので、結晶性であるポリアリーレンス
ルフィド樹脂に比べ溶融時の流動性の極端な増加がな
く、成形収縮率や線膨張係数の異方性が小さい。よって
熱可塑性ノルボルネン系樹脂をポリアリーレンスルフィ
ド樹脂に配合することにより、ポリアリーレンスルフィ
ド樹脂の上記欠点を大幅に改善することができる。しか
も、熱可塑性ノルボルネン系樹脂はガラス転移温度が高
い樹脂であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂に配合し
てもポリアリーレンスルフィド樹脂が元来有する高い耐
熱性を大きく損ねることがない。しかし、熱可塑性ノル
ボルネン系樹脂が過剰に配合されると、熱変形温度が１
８０℃以下に低下してしまい、このような樹脂組成物で
光半導体を封止すると、ハンダ付け工程時に加わる高温
の熱により光半導体の封止部分が変形したり、信頼性が
著しく低下することがある。特に近年では光半導体を含
む電子部品の多くが面実装品となっており、従来のリー
ドスルー実装品よりも、ハンド付け工程時に電子部品に
加えられる熱がより高温になっているので、上記の欠点
はさらに顕著なものとなる。 【００２２】したがって、本発明の非透光性樹脂組成物
において、上記の熱変形温度を満たし、かつポリアリー
レンスルフィド樹脂の結晶性に基づく諸欠点を改善する
には、熱可塑性ノルボルネン系樹脂とポリアリーレンス
ルフィド樹脂との合計１００重量部に対して無機充填材
が５〜４００重量部の範囲で含まれていることが好まし
く、熱可塑性ノルボルネン系樹脂とポリアリーレンスル
フィド樹脂はそれぞれ１〜６０重量％、９９〜４０重量
％の範囲、好ましくはそれぞれ５〜４５重量％、９５〜
５５重量％の範囲で含まれていることが望ましい。熱可
塑性ノルボルネン系樹脂が１重量％未満では、ポリアリ
ーレンスルフィド樹脂の結晶性に基づく諸欠点が改善さ
れず、樹脂組成物の成形収縮率や線膨張係数の異方性が
大きくなり、樹脂溶融時の流動性が大きくなりすぎてバ
リが発生しやすくなり、また透光性樹脂、あるいはリー
ド線やリードフレームとの密着性に劣るものとなるた
め、このような組成物で封止された光半導体は、絶縁耐
圧が低いなど信頼性に劣るものとなる。また、熱可塑性
ノルボルネン系樹脂が６０重量％を超えると、組成物の
熱変形温度が著しく低下してしまい、このような組成物
で封止された光半導体は、ハンダ付け工程時にかかる高
温の熱により変形する恐れがある。特に熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂が、ノルボルナン骨格に極性置換基を有し
ない樹脂である場合は、１〜４５重量％の範囲内である
ことが望ましい。 【００２３】熱可塑性ノルボルネン系樹脂とポリアリー
レンスルフィド樹脂の混合には、相溶性を高めるために
相溶化剤を用いることができる。その一例としてオレフ
ィン単位とカルボキシル基、酸無水物基、オキサゾリン
基およびエポキシ基から選ばれた少なくとも１種の官能
基を有する不飽和化合物単位とを主体とする共重合体
と、少なくとも１種のビニル化合物からなるビニル系
（共）重合体よりなる多層構造を有する重合体を相溶化
剤として用いると、熱可塑性ノルボルネン系樹脂とポリ
アリーレンスルフィド樹脂は互いに一層相溶するように
なる。相溶化剤の使用割合は、熱可塑性ノルボルネン系
樹脂とポリアリーレンスルフィド樹脂の合計１００重量
部に対して、通常０．１〜２０重量部である。ここで、
多層構造を有する重合体中のオレフィン単位とカルボキ
シル基、酸無水物基、オキサゾリン基、エポキシ基から
選ばれた少なくとも１種の官能基を有する不飽和化合物
単位とを主体とする共重合体（以下、「共重合体Ｉ」と
いう）とは、例えばオレフィンと上記の官能基を有する
不飽和化合物および必要に応じて他の不飽和化合物との
二元、三元または多元の共重合体である。上記共重合体
Ｉ中のオレフィンとしては、エチレン、プロピレンが好
ましく、特に好ましいのはエチレンである。 【００２４】カルボキシル基含有不飽和化合物として
は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸など、酸無
水物基含有不飽和化合物としては、無水マレイン酸、無
水イタコン酸などが、オキサゾリン基含有不飽和化合物
としては、ビニルオキサゾリンなど、エポキシ基含有不
飽和化合物としては、グリシジルメタクリレート、アリ
ルグリシジルエーテルなどを挙げることができる。好ま
しい官能基は、エポキシ基、酸無水物基である。上記重
合体Ｉのオレフィン量は通常６０〜９９．５重量％、官
能基を有する不飽和化合物単量体量は通常０．５〜４０
重量％、他の不飽和単量体量は通常０〜３９．５重量％
である。また、多相構造中の少なくとも１種のビニル化
合物からなるビニル系共重合体とは、具体的には、スチ
レン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチ
レン、イソプロピルスチレン、クロルスチレン、α−メ
チルスチレン、α−エチルスチレンなどの芳香族ビニル
単量体、（メタ）アクリル酸のメチル、エチル、ドデシ
ル、オクタデシルなどのエステル類、ビニルメチルエー
テル、ビニルエチルエーテルなどのビニルエーテル類、
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのビニルシ
アン化合物、およびアクリル酸アミド系化合物などのカ
ルボキシル基、酸無水物基、オキサゾリン基、およびエ
ポキシ基を有さないビニル化合物を１種または２種以上
重合した数平均重合度が、通常５〜１０，０００、好ま
しくは１０〜１０，０００の重合体である。 【００２５】多相構造成分は、共重合体Ｉまたはビニル
系（共）重合体マトリックス中に、それとは異なる成分
であるビニル共重合体または共重合体Ｉが球状に均一に
分散しているものである。分散している重合体の粒子径
は０．００１〜１０μｍ、好ましくは０．０１〜５μｍ
である。分散重合体粒子径が０．００１μｍ未満の場
合、あるいは１０μｍを超える場合、得られた組成物の
機械的強度が低下するので好ましくない。多相構造成分
は、共重合体を通常５〜９５重量％、好ましくは２０〜
９０重量％含有することが本発明の目的を達成する上で
好ましい。多相構造成分を製造する方法は、一般によく
知られている連鎖移動法、電離性放射線照射性など、い
ずれの方法によってもよいが、最も好ましいものは、特
開昭６４−４８８５６号公報記載の方法である。 【００２６】本発明に用いる無機充填材は、封止材の機
械的強度を上げる目的で配合されるものであり、通常熱
可塑性樹脂とポリアリーレンスルフィド樹脂との合計１
００重量部に対し５〜４００重量部使用される。無機充
填材の例としては、例えばガラス繊維、チタン酸カリウ
ム繊維、アスベスト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、セラミ
ック繊維、ジルコニア繊維、シリカ繊維、アルミナ繊
維、石コウ繊維などの繊維状充填材、および硫酸バリウ
ム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、カオリン、ク
レー、バイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、
ゼオライト、マイカ、雲母、ネフェリンシナイト、タル
ク、アタルバルジャイト、ワラストナイト、ＰＭＦ、珪
酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ド
ロマイト、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化チ
タン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、アルミ
ナ、酸化鉄、二硫化モリブデン、石コウ、ガラスビー
ズ、ガラスバルーン、ガラスパウダー、ガラスフレー
ク、シリカパウダー、シリカビーズなどの無機充填材な
どが挙げられる。特に、少なくとも１種以上の繊維状充
填材が含まれている充填材を用いると、本発明の非透光
性樹脂組成物で封止された光半導体の耐クラック性が向
上するので好ましい。本発明の非透光性樹脂組成物に
は、本発明の効果を損なわない範囲で他の熱可塑性樹脂
を配合することも可能である。 【００２７】その他、本発明の非透光性樹脂組成物は、
必要に応じて帯電防止剤、着色剤、難燃剤、酸化防止
剤、例えば２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノ
ール、２−（１−メチルシクロヘキシル）−４，６−ジ
メチルフェノール、２，２−メチレン−ビス−（４−エ
チル−６−ｔ−ブチルフェノール）、トリス（ジ−ノニ
ルフェニルホスファイト）：紫外線吸収剤、例えばｐ−
ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２，２′−ジヒドロ
キシ−４−メトキシ−ベンゾフェノン、２−（２′−ジ
ヒドロキシ−４′−ｍ−オクトキシフェニル）ベンゾト
リアゾール、「ＴＩＮＵＶＩＮ３２０」［チバガイギー
社製］、「ＴＩＮＵＶＩＮ３２９」［チバガイギー社
製］、「ＴＩＮＵＶＩＮ６２２ＬＤ」［チバガイギー社
製］、「ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ１１９ＦＬ」［チバガイ
ギー社製］：滑剤、例えばパラフィンワックス、ステア
リン酸、硬化油、ステアロアミド、メチレンビスステア
ロアミド、ｍ−ブチルステアレート、ケトンワックス、
オクチルアルコール、ヒドロキシステアリン酸トリグリ
セリド：などを必要量添加してもよい。 【００２８】本発明に用いる非透光性樹脂組成物の溶融
粘度は３００℃、剪断速度１０００ｓｅｃ^-1において１
００〜４０００ポイズの範囲にあることが好ましく、特
に２００〜２０００ポイズの範囲にあることが好まし
い。溶融粘度が１００ポイズ未満では流動性が大きくな
りすぎ、バリが発生しやすくなるなど成形性、生産性が
悪化する。一方４０００ポイズを超えると封止を行なう
ときにリード線やリードフレームの損傷が起こる場合が
ある。本発明に用いる非透光性樹脂組成物は、単軸押出
機、多軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ミキ
シングロールなどの混合機を用い、樹脂組成物および充
填剤、難燃剤、さらに必要に応じて使用される添加剤を
混合することによって得られる。 【００２９】本発明に用いる非透光性樹脂組成物の製造
方法の例を示すと、ミキサーで各成分を混合した後、押
出機を用い、２４０〜３６０℃で溶融混練りして造粒物
を得る方法、さらに簡便な方法としては、各成分を直
接、成形機内で溶融混練りしてペレットを得る方法など
が挙げられる。また、二軸押出機を用いて樹脂成分を混
練りしながら充填剤、難燃剤を後から添加してペレット
を作成する方法がある。上記の光半導体を封止する方法
は、光半導体を透光性材料で封止し、次いで本発明の非
透光性樹脂で封止するものであれば特に制限はなく、主
として射出成形、トランスファー成形、圧縮成形、ディ
ッピングなどの方法を用いることができる。 【００３０】本発明において光半導体を封止する透光性
材料は、透明であれば特に限定されるものではないが、
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、４−メチル−１−ペンテ
ン樹脂、熱可塑性ノルボルネン系樹脂などが好適に用い
られる。これらの中では、熱可塑性ノルボルネン系樹脂
が本発明に用いる非透光性樹脂組成物中の熱可塑性ノル
ボルネン系樹脂と相溶することにより、密着性が特に高
くなるので好ましい。ここで透光性樹脂に熱可塑性ノル
ボルネン系樹脂を用いる場合は、その構造が非透光性樹
脂組成物中の熱可塑性ノルボルネン系樹脂の構造と同一
であってもよく、異なっていてもよいが、特に同種のノ
ルボルネン系樹脂を用いるのが好ましい。 【００３１】本発明の封止方法の例として、光半導体を
透光性樹脂で封止した後、金型に光半導体を入れて型を
閉じ、次いで上記の非透光性樹脂組成物を注入し、成形
終了後、金型を開いて成形品を取り出せばよい。このと
き、光半導体のリード線やリードフレームや透光性樹脂
に対してあらかじめ接着性を高めるための処理、例えば
接着剤やカップリング剤が塗布されていてもよい。これ
ら接着剤やカップリング剤は一般に用いられている公知
のものを使用することができ、エポキシ系接着剤、ポリ
イミド系接着剤、シランカップリング剤、チタネートカ
ップリング剤などが挙げられる。 【００３２】本発明における半導体のリード線およびリ
ードフレームの材質としては特に限定するものではない
が、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、錫、亜鉛、コバ
ルトおよびジルコニウムなどの各種金属を組み合わせた
任意の材料が使用できる。本発明の方法で封止された光
半導体はフォトカプラ、フォトインタラプタなどの複合
光素子として、コンピュータ、通信機器など広範な用途
に用いることができる。 【００３３】 【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。なお、実施例中、部および％は、特に断らな
い限り重量基準である。また、実施例中の各種の測定
は、次の通りである。耐熱性 熱変形温度（ＨＤＴ）を、ＡＳＴＭ Ｄ６４８に順次、
１／２″の厚みの試験片を用いて、荷重６６ｐｓｉで測
定した。ハンダリフローテスト マルコム社製リフローテェッカーＲＣ−８を用いた。予
備加熱を１８０℃で２分行なった後、本加熱を２６０℃
で３０秒行ない、試験片の最高表面温度、外観変化、流
れ方向の収縮率を測定した。絶縁耐圧 光半導体の発光素子側の外部接続用リード線と受光素子
側の外部接続用リード線との間に５．０ｋＶ、８．０ｋ
Ｖ、１０．０ｋＶの電圧を各１０秒間印加して良品率を
算出した。透光性樹脂、リードフレームとの密着性 光半導体を赤インク液に浸漬し、圧力：５ｋｇｆ／ｃｍ
² Ｇ、温度：８０℃、時間：１６ｈ処理後、非透光性樹
脂と透光性樹脂の界面、および非透光性樹脂とリードフ
レームの界面の赤インク侵入度合を調べた。結果は目視
により、赤インクの侵入がまったくないものをＡ、わず
かに赤インクの侵入が認められるものをＢ、界面にやや
赤インクの侵入が認められるものをＣ、界面に完全に赤
インクが侵入しているものをＤで表わした。 【００３４】参考例（ａ）熱可塑性ノルボルネン系樹脂の製造 （ａ）−１：８−メチル−８−メトキシカルボニルテト
ラシクロ［４．４．０．１ ^2,5 ．１ ^7,10 ］−３−ドデセ
ン１００ｇ、１，２−ジメトキシエタン６０ｇ、シクロ
ヘキサン２４０ｇ、１−ヘキセン９ｇ、およびジエチル
アルミニウムクロライド０．９６モル／リットルのトル
エン溶液３．４ｍｌを、内容積１リットルのオートクレ
ーブに加えた。一方、別のフラスコに、六塩化タングス
テンの０．０５モル／リットルの１，２−ジメトキシエ
タン溶液２０ｍｌとパラアルデヒドの０．１モル／リッ
トルの１，２−ジメトキシエタン溶液１０ｍｌを混合し
た。この混合溶液４．９ｍｌを、前記オートクレーブ中
の混合物に添加した。密栓後、混合物を８０℃に加熱し
て３時間攪拌を行なった。得られた重合体溶液に、１，
２−ジメトキシエタンとシクロヘキサンの２／８（重量
比）の混合溶媒を加えて重合体／溶媒が１／１０（重量
比）にした後、トリエタノールアミン２０ｇを加えて１
０分間攪拌した。この重合溶液に、メタノール５００ｇ
を加えて３０分間攪拌して静置した。２層に分離した上
層を除き、再びメタノールを加えて攪拌、静置後、上層
を除いた。同様の操作をさらに２回行ない、得られた下
層をシクロヘキサン、１，２−ジメトキシエタンで適宜
希釈し、重合体濃度が１０％のシクロヘキサン−１，２
−ジメトキシエタン溶液を得た。この溶液に２０ｇのパ
ラジウム／シリカマグネシア［日揮化学（株）製、パラ
ジウム量＝５％］を加えて、オートクレーブ中で水素圧
４０ｋｇ／ｃｍ²として１６５℃で４時間反応させた
後、水添触媒をろ過によって取り除き、水添重合体溶液
を得た。また、この水添重合体溶液に、酸化防止剤であ
るペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ
−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネ−
ト］を、水添重合体に対して０．１％加えてから、３８
０℃で減圧下に脱溶媒を行なった。次いで、溶融した樹
脂を、チッ素雰囲気下で押出機によりペレット化し、固
有粘度０．５ｄｌ／ｇ（３０℃、クロロホルム中）、重
量平均分子量７．０×１０⁴、水添率９９．５％、ガラ
ス転移温度１６８℃の熱可塑性ノルボルネン系樹脂
（ａ）−１を得た。 【００３５】（ａ）−２：重合時間を３時間半に変更し
た以外は（ａ）−１と同様にメタセシス開環重合した後
水添し、ペレット化して固有粘度０．６１ｄｌ／ｇ（３
０℃、クロロホルム中）、水添率９９％、ガラス転移温
度１６６℃の熱可塑性ノルボルネン系樹脂（ａ）−２を
得た。 【００３６】（ａ）−３：６−エチリデン−２−テトラ
シクロドデセンを、参考例１と同様にメタセシス開環重
合した後水添し、ペレット化して固有粘度０．４５ｄｌ
／ｇ（３０℃、クロロホルム中）、重量平均分子量５．
５×１０⁴、水添率９９％、ガラス転移温度１４０℃の
熱可塑性ノルボルネン系樹脂（ａ）−３を得た。 【００３７】（ａ）−４：エチレン５５モル％と２−メ
チル−１，４，５，８−ジメタノ−１，２，３，４，４
ａ，５，８，８ａ−オクタヒドロナフタレン４５モル％
とを付加重合し、ペレット化して、固有粘度０．６４ｄ
ｌ／ｇ（３０℃、デカリン中）、重量平均分子量１０．
０×１０⁴、ガラス転移温度１４０℃の熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂（ａ）−４を得た。 【００３８】（ｂ）ポリアリーレンスルフィド （ｂ）−１：ポリフェニレンスルフィドＭ２０８８（リ
ニアタイプ） 東レ（株）製 （ｂ）−２：ポリフェニレンスルフィドＭ２１００（架
橋タイプ） 東レ（株）製（ｃ）無機充填材 （ｃ）−１：ガラス繊維 ＣＳ０３ＭＡ４８６Ａ（長繊
維、直径１３μｍ）旭ファイバーグラス（株）製 （ｃ）−２：シリカ粉末 クリスターライト ５Ｘ（平
均粒径７μｍ、最大粒径１０μｍ） （株）タツモリ製（ｄ）相溶化剤 ：モディパー Ａ４１０１ 日本油脂
（株）製 【００３９】実施例１〜８、比較例１〜４ 参考例の熱可塑性ノルボルネン系樹脂、ポリアリーレン
スルフィド樹脂、無機充填材、相溶化剤を表１に示す配
合で、二軸押出機を用いて３００℃で溶融混合し、ペレ
ット状の熱可塑性樹脂組成物を製造した。これらの樹脂
組成物について、耐熱性の測定およびハンダリフローテ
ストを行なった。また、これらの樹脂組成物を用い、あ
らかじめ受光素子と発光素子を透光性の熱可塑性ノルボ
ルネン系樹脂（ａ）−１で封止した光半導体を成形金型
に入れ、射出成形により非透光性樹脂封止を行なった。
これらの光半導体について、光半導体の絶縁耐圧および
非透光性樹脂の透光性樹脂との密着性、リードフレーム
との密着性について測定を行なった。結果を表１に示
す。 【００４０】 【表１】【００４１】表１から明らかなように、本発明の非透光
性樹脂組成物（実施例１〜８）は耐熱性に優れ、透光性
樹脂やリードフレームとの密着性にも優れたものであ
り、また本発明の非透光性樹脂組成物を用いて封止され
た光半導体は絶縁耐圧に優れたものである。これに対
し、比較例１〜３は熱可塑性ノルボルネン系樹脂が過剰
に含まれたものであり、これらは荷重６６ｐｓｉにおけ
る熱変形温度が１９０℃に満たないもので、ハンダリフ
ローテストにおいて熱変形が見られるなど、光半導体に
要求される耐熱性に劣るものである。また比較例４は熱
可塑性ノルボルネン系樹脂の配合量が極めて少ないもの
であり、透光性樹脂やリードフレームとの密着性に劣
り、このような非透光性樹脂組成物で封止された光半導
体に高電圧を印加すると不良品が多数発生する。 【００４２】 【発明の効果】本発明に用いる非透光性樹脂組成物は生
産性、耐熱性に優れ、リード線やリードフレームおよび
透光性樹脂との密着性にも優れているので、このような
樹脂組成物で封止された光半導体は、ハンダ付け工程時
や長時間使用での変形や絶縁耐圧内低下などの性能劣化
のない極めて信頼性の高いものとなる。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/56

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 光半導体を透光性樹脂で封止し、次いで
   非透光性樹脂組成物で封止する光半導体の封止方法であ
   って、前記非透光性樹脂組成物が、ポリアリーレンスル
   フィド樹脂と無機充填材からなる組成物に下記一般式
   （Ｉ）〜（IV）で表される少なくとも１種のノルボルナ
   ン骨格を有する熱可塑性ノルボルネン系樹脂を加えるこ
   とを必須とし、かつ樹脂組成物の熱変形温度が荷重６６
   ｐｓｉにおいて１８０℃を超えたものであることを特徴
   とする光半導体の封止方法。【化１】 【化２】 【化３】 【化４】 （式中、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、水素原子または１価の
   有機基を示す。）