JP3623530B2

JP3623530B2 - 光半導体装置

Info

Publication number: JP3623530B2
Application number: JP07851694A
Authority: JP
Inventors: 忠昭原田; 伸二郎上西; 博克神山; 克実嶋田; 隆彦丸橋
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JPH07288330A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、無色透明性に優れ、かつ長期間高温で放置しても変色しない硬化物により樹脂封止された光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エポキシ樹脂は、電気特性，耐湿性，耐熱特性等に優れた樹脂として知られ、一般に硬化剤としてアミン系硬化剤および酸無水物系硬化剤を用いたものが広く利用されている。
【０００３】
しかし、アミン系硬化剤を使用したエポキシ樹脂組成物は、その硬化時もしくは硬化後の使用時に、特に高温下に放置されたときに著しい変色が発生し、前記特性の他に光透過率が良好であることが要求される発光素子や受光素子等の光半導体装置の封止材料としては適用できなかった。
【０００４】
一方、酸無水物系硬化剤を使用したエポキシ樹脂組成物は、一般的に上記アミン系硬化剤系でみられる前述のような変色は生じず樹脂の基色（淡黄色）さえも消失した無色透明に近い成形品を得ることができる。したがって、上記アミン系硬化剤とは異なり光半導体装置の封止材料としても充分適用可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エポキシ樹脂組成物を硬化させた成形品（１次硬化品）を完全に硬化させるために高温でキユアー（２次硬化）したり、または、封止された製品を高温下で長期間放置したりすると変色し易いことから、様々な改善がなされている。例えば、オクテン酸スズ等の有機酸金属塩を併用したり、有機ホスファイト類，ヒンダート類，アミン類，有機イオウ系等の酸化防止剤を添加したり、またブルーイング（淡い青色を着色し黄色の色調をかくす）を行ったりして多少の変色防止の改善は行われているが未だ充分ではない。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高温および長時間放置の条件下においても光透過性に優れた光半導体装置の提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の光半導体装置は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有し、かつ（Ｄ）成分の含有量が（Ａ）成分１００重量部に対して０．１〜４．０重量部に設定されたエポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止するという構成をとる。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）酸無水物系硬化剤。
（Ｃ）硬化促進剤。
（Ｄ）亜リン酸。
【０００８】
【作用】
すなわち、本発明者らは、無色透明で、長期間放置しても変色しない封止樹脂を得るために一連の研究を重ねた。そして、樹脂硬化体の変色防止を目的に様々な添加剤を用いた結果、変色防止剤として、亜リン酸を特定の割合で用いると、顕著な変色防止効果が得られ、無色透明な硬化物が得られることを見出しこの発明に到達した。
【０００９】
つぎに、この発明を詳しく説明する。
【００１０】
この発明に用いる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）と、亜リン酸（Ｄ成分）を用いて得られるものであって、液状，粉末状もしくはこの粉末状を打錠したタブレット状になっている。
【００１１】
上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、従来公知のもので着色の少ないものであれば、特に制限するものではない。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，フェノールノボラック型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ樹脂，トリグリシジルイソシアネート，ヒダントイン等の含窒素環エポキシ樹脂，水添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂，脂肪族系エポキシ樹脂，グリシジルエーテル型エポキシ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記各種エポキシ樹脂のなかでも、より変色の少ない硬化物を得ることができるという点からビスフェノールＡ型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ樹脂，ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が単独でもしくは２種以上併せて好適に用いられる。特に、上記脂環式エポキシ樹脂として、下記の一般式（１）で表されるものを用いることが好ましい。
【００１２】
【化１】
【００１３】
上記酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）としては、硬化時または硬化後に樹脂組成物の硬化物に変色度合いの少ない酸無水物が好適であり、特に限定するものではなく従来公知のものが用いられる。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，メチル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，無水グルタル酸等があげられ、特に充分に精製され着色の少ないものが好ましい。これら酸無水物は単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、封止作業性の点から、例えば、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それぞれ単独または両者の混合物、ヘキサヒドロ無水フタル酸と、３−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸および４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸の少なくとも一方との混合物が好ましい。
【００１４】
そして、前記エポキシ樹脂（Ａ成分）と酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）の配合割合は、上記両者の当量比（酸無水物当量）を０．６〜１．５の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．８〜１．２である。すなわち、当量比が上記範囲を外れると、製品の耐湿・耐熱信頼性が低下したり、変色，黄変が発生する場合があるからである。なお、上記酸無水物系硬化剤における当量比は、つぎのように設定される。すなわち、Ａ成分中のエポキシ基１個に対して、酸無水物系硬化剤中の酸無水物基が１個の場合を当量比（酸無水物当量）１．０とする。そして、上記当量比が０．６〜１．５とは、エポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して、酸無水物系硬化剤中の酸無水物基の数が０．６〜１．５個であるという趣旨である。
【００１５】
上記硬化促進剤（Ｃ成分）としては、第三級アミン類、イミダゾール類、カルボン酸金属塩、アンモニウム塩、リン化合物、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７およびその誘導体等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。特に、透明性をより良くするという点から、リン化合物を用いることが好ましい。上記硬化促進剤（Ｃ成分）の使用量は、上記硬化剤（Ｂ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して０．０５〜７部の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは０．１〜３部である。すなわち、硬化促進剤（Ｃ成分）の使用量が０．０５部未満では、ゲル化時間が長くなり硬化作業性が著しく低下する恐れが生じる。また、逆に７部を超えると、硬化が急激に進み、その結果、硬化時の発熱が大きくなって注型品にクラックが生じたり、変色したりする傾向がみられるからである。
【００１６】
上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる亜リン酸（Ｄ成分）としては、特に限定するものではなく従来公知のものが用いられる。また、下記の化学反応式に示すように、リン系化合物を加水分解させることにより生成される亜リン酸を用いることもできる。
【００１７】
【化２】
【００１８】
上記亜リン酸（Ｄ成分）の含有量は、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）１００部に対して０．１〜４．０部の範囲に設定する必要がある。すなわち、Ｄ成分の含有量が０．１部未満では充分な変色防止効果が得られず、４．０部を超え多量に用いると得られるエポキシ樹脂組成物の硬化物物性（ガラス転移温度，耐湿性，ヒートサイクル性）が低下する傾向がみられるからである。
【００１９】
なお、この発明に用いる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分以外に、必要に応じて各種の染料，顔料等の着色剤を配合することができる。上記着色剤としては、淡色のものを使用すれば着色透明の硬化物の製造が可能となる。そして、上記以外に、従来公知の充填剤，可塑剤，酸化防止剤，カップリング剤，消泡剤等を配合することができ、この発明の効果である光透過率の向上に悪影響を与えない割合で添加することができる。
【００２０】
この発明に用いる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、例えばつぎのようにして得られる。すなわち、上記Ａ〜Ｄ成分および必要に応じて他の添加剤を配合する。そして、加熱溶融し混合することにより得られる。そして、これを室温に冷却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程により得られる。
【００２１】
さらに、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物として液状物を提供する場合は、攪拌混合することにより得られる。すなわち、例えは、エポキシ樹脂（Ａ成分）を主体とするエポキシ樹脂主剤液と、酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）と硬化促進剤（Ｃ成分）および他の添加剤を主体とする硬化剤液の二液を調製・準備し、これらを攪拌混合することにより目的とする液状のエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【００２２】
このような光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いての光半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、通常のトランスフアー成形，注型等の公知のモールド方法により行うことができる。
【００２３】
この発明に用いる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、通常行われる硬化条件によりその得られる硬化物の無色透明性において良好な結果が得られる。そして、好適な硬化条件としては、８０〜１９０℃の温度で数分間〜１日間であり、また１２０〜１９０℃で数分間〜十数分間の短時間の硬化でも良好な結果が得られる。より好ましい硬化条件としては、１００〜１６０℃の温度で数分間〜１日間である。
【００２４】
このようにして得られる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物は、無色または淡色で透明であって、例えば１００℃で１０００時間放置しても初期の硬化物と同程度の無色または淡色で透明であるという特性を維持することができる。
【００２５】
なお、この発明において、無色または淡色で透明であるとは、硬化物（厚み１ｍｍ）において、分光光度計の測定の結果、波長４００ｎｍの光透過率が８５％以上の場合を意味する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の光半導体装置は、前記Ａ〜Ｃ成分に加えて、変色防止効果に優れた亜リン酸（Ｄ成分）を特定の割合で含有した光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を樹脂封止したものである。このため、上記亜リン酸が優れた変色防止作用を示し、エポキシ樹脂組成物の硬化物の変色が防止される。したがって、光透過性に優れた硬化物に光半導体素子が封止された光半導体装置が得られ、しかも、この優れた光透過性が高温および長期間の放置でも低下することがない。
【００２７】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２８】
【実施例１〜１３、比較例１〜６】
まず、後記の表１〜表３に示す酸無水物系硬化剤（４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸），硬化促進剤，亜リン酸および必要に応じて酸化防止剤を同表に示す割合に従って９０℃で加熱溶解混合し、予め均一な硬化剤液を調製した。この硬化剤液と、後記の表１〜表３に示す各種エポキシ樹脂成分１００部とを混合して均一なエポキシ樹脂組成物を得た。ついで、上記エポキシ樹脂組成物を、厚み１ｍｍの硬化物が得られる金型に注型し、１２０℃で１６時間加熱硬化することにより硬化物を得た。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
このようにして得られた実施例および比較例の硬化物について、まず変色しているか透明かどうかを光透過率を測定して評価した。つぎに、この硬化物を１００℃の条件下で１０００時間放置した後、同様にして変色しているか透明かどうかを上記と同様に光透過率を測定して評価した。その結果を後記の表４および表５に示す。なお、上記光透過率は、各硬化物（厚み１ｍｍ）について、波長４００ｎｍにおける光透過率を分光光度計（島津製作所社製，ＵＶ−３１０１ＰＣ）により測定した。
【００３３】
【表４】
【００３４】
【表５】
【００３５】
上記表４および表５の結果から、比較例品は光透過率が硬化直後はそれ程低下していないが、１００℃で１０００時間放置した後では光透過率が大きく低下し変色してしまった。これに対して実施例品は、高温下での長時間の放置にもかかわらず、光透過率が高く変色せずに全て良好な結果が得られた。
【００３６】
そして、上記実施例で調製したエポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を公知の方法（注型法）でモールドした結果、全てにおいて光透過率の高い光半導体装置が得られた。

Claims

下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有し、かつ（Ｄ）成分の含有量が（Ａ）成分１００重量部に対して０．１〜４．０重量部に設定されたエポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止してなる光半導体装置。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）酸無水物系硬化剤。
（Ｃ）硬化促進剤。
（Ｄ）亜リン酸。
下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有し、かつ（Ｄ）成分の含有量が（Ａ）成分１００重量部に対して０．１〜４．０重量部に設定された光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）エポキシ樹脂。
（Ｂ）酸無水物系硬化剤。
（Ｃ）硬化促進剤。
（Ｄ）亜リン酸。