JP4722686B2

JP4722686B2 - 光半導体素子封止用樹脂組成物の製法およびそれにより得られる光半導体素子封止用樹脂組成物ならびに光半導体装置

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Publication number: JP4722686B2
Application number: JP2005352249A
Authority: JP
Inventors: 久貴伊藤; 真也大田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: JP2007154064A

Description

ＬＥＤディスプレイ，バックライト光源，表示器，各種インジケータ等に利用される白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、青色ＬＥＤ素子を、蛍光体を含有する熱硬化性透明樹脂を用い封止することにより製造されるものであり、本発明は、安定した２次発光を利用してなる光半導体装置において光拡散効果があり、内部応力が小さな光半導体素子封止用樹脂組成物の製法、およびそれにより得られる光半導体素子封止用樹脂組成物、ならびに光半導体装置に関するものである。

上記２次発光を利用するＬＥＤ発光装置において、黄色蛍光体を青色ＬＥＤ素子近傍に配置させるために塗布する際に用いられるポッティング用封止樹脂組成物としては、蛍光体粉末と液状ポッティング樹脂とを混合してポッティングに供される（特許文献１参照）。または、蛍光体粉末と光半導体素子封止用樹脂組成物粉末とをドライブレンドしたものを用いてトランスファー成形により樹脂封止することが行われている。
特開平１０−９３１４６号公報

そして、短波長を用いるＬＥＤデバイスの封止においては、耐光性の問題が課題となっており、高透過でかつ耐熱性の高い樹脂の使用が求められている。

一方、上記黄色蛍光体の効率は比較的高いものの演色性に欠けるという欠点がある。また、ポッティング塗布において、上記のような封止用樹脂組成物を封止樹脂として用いると、硬化中の沈降現象のため蛍光体粉末粒子の分散性が均一ではないという問題があった。また、上記蛍光体粉末と光半導体素子封止用樹脂組成物粉末とをブレンドし封止材料として用いた場合、トランスファー成形中に流れムラを生じたり、混合釜で直接蛍光体粉末を投入し樹脂組成物と混合した場合でも、比重の大きい蛍光体粉末が溶融混合物の受け入れ時に沈降偏析して蛍光体濃度が不均一となることが多い。このため、発光色のムラが観察されるという問題が生じる。さらに、蛍光体粉末粒子そのものによってもたらされる拡散効果はその蛍光体の含有量により左右され、また、これら封止材料で樹脂封止された硬化体は内部応力が大きいが、光発光体効率の観点から拡散効果と低応力化を充分に満たす封止材料を用いることは困難であった。

例えば、白色ＬＥＤがＬＥＤの集合体であるディスプレイに使用される場合、一つ一つの発光色のばらつきが問題となる。このため、発光色のばらつきの少ないＬＥＤを選別してディスプレイを構成しているが、結果、生産歩留りが低下するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高い光透過率と適度な光拡散性を有し、内部応力の低減化が図られた光半導体素子封止用樹脂組成物の製法およびそれにより得られる光半導体素子封止用樹脂組成物ならびに光半導体装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する光半導体素子封止用樹脂組成物の製法であって、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含む配合成分を溶融混合した後、この溶融混合物を厚み２〜７０ｍｍのシート状に展開した状態で、固体状に、あるいは上記（Ｃ）成分を除いた状態において６０℃で剪断速度５．０（１／ｓ）での粘度を０．８Ｐａ・ｓ以上の状態に保持する光半導体素子封止用樹脂組成物の製法を第１の要旨とする。
（Ａ）平均エポキシ当量が９０〜１０００のエポキシ樹脂。
（Ｂ）硬化剤。
（Ｃ）酸窒化物蛍光体を除く無機系酸化物蛍光体粉末。

また、本発明は、上記光半導体素子封止用樹脂組成物の製法により得られてなる光半導体素子封止用樹脂組成物を第２の要旨とする。

そして、上記半導体封止用樹脂組成物を用いて光半導体素子を樹脂封止してなる光半導体装置を第３の要旨とする。

すなわち、本発明者らは、低応力化とともに耐熱耐光性に優れ、蛍光体粉末の沈降偏析が抑制され均一分散された光半導体素子の封止材料を得るべく鋭意検討を重ねた。そして、蛍光体粉末が不均一とならないよう均一分散が可能となり、内部応力の低減化が可能な各種配合成分ならびに封止材料の製造工程を中心に研究を重ねた結果、上記酸窒化物以外の無機系酸化物蛍光体粉末〔（Ｃ）成分〕を用いるとともに、封止材料を構成する配合成分を溶融混合することにより製造すると、封止材料中に蛍光体粉末の沈降偏析の発生が抑制されて均一分散されることを見出し本発明に到達した。

このように、本発明は、特定のエポキシ樹脂〔（Ａ）成分〕と、硬化剤〔（Ｂ）成分〕と、酸窒化物以外の無機系酸化物蛍光体粉末〔（Ｃ）成分〕を用い、これらを含む各成分を溶融混合することにより光半導体素子封止用樹脂組成物を製造する方法である。このため、上記蛍光体粉末〔（Ｃ）成分〕が組成物中に偏析せず均一に分散されることとなり、適度な光拡散性と高い光透過率を備え、しかも内部応力の低減化が図られた熱硬化性樹脂組成物が得られる。したがって、上記熱硬化性樹脂組成物によってＬＥＤ素子を封止すると、安定した発光が得られ、その機能を充分に発揮することができる。

そして、上記蛍光体粉末〔（Ｃ）成分〕として、平均粒径が、０．１０μｍ以上であり、かつ最大粒径が７５μｍ以下のものを用いると、高効率で樹脂中での偏析の少ない均一な光変換特性を発揮することができる。

また、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含む配合成分を溶融混合した後、この溶融混合物を厚み２〜７０ｍｍのシート状に展開した状態で、固体あるいは上記（Ｃ）成分を除いた状態において６０℃での粘度を０．８Ｐａ・ｓ以上の状態に保持して供するため、蛍光体の均一な分散を維持することができる。

さらに、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分に加えてガラス粉末〔（Ｄ）成分〕を用いるとともに、アッベ数および屈折率の関係が前記特定の関係を満たすものであると、光透過率の低下を最小限に抑制しながら、硬化物の熱膨張係数を小さくすることができ、その結果、温度サイクル性に求められる内部応力の低減化が可能となる。

本発明の光半導体素子封止用樹脂組成物の製法においては、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ成分）と、酸窒化物以外の無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）とが用いられ、通常、液状、あるいは粉末状、もしくはその粉末を打錠したタブレット状にして封止材料に供される。

上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）としては、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やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の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ヌレート、ヒダントイン型エポキシ樹脂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、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、低吸水率硬化体タイプの主流であるビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロ環型エポキシ樹脂、ナフタレン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。これらエポキシ樹脂のなかでも、透明性および耐変色性に優れる、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、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ヌレート等を用いることが好ましい。一例として、具体的には、下記の一般式（１）で表される脂環式エポキシ樹脂が好適にあげられる。

そして、上記特定のエポキシ樹脂は、常温で固形を示すものであっても液状を示すものであってもよいが、一般に使用するエポキシ樹脂の平均エポキシ当量が、９０〜１０００のものであり、また固形を示す場合には、軟化点が１６０℃以下のものを用いることが好ましい。すなわち、エポキシ当量が９０未満の場合には、得られる光半導体素子封止用樹脂組成物硬化体が脆くなる傾向がみられる。また、エポキシ当量が１０００を超えると、その硬化体のガラス転移温度（Ｔｇ）が低くなる傾向がみられるからである。なお、本発明において、常温とは、２５±５℃を意味する。

上記シリコーン系付加反応型熱硬化性樹脂としては、ビニル基とＳｉＨ基を含有する、シリコーン樹脂中に、白金触媒を適宜配合することによりヒドロキシル化反応を利用して付加反応を生起させ３次元架橋するものが用いられる。ベースポリマーとなるものは、適宜分岐したものも用いることが可能であり、その架橋度により樹脂物性を制御することができる。官能基としては、メチル基やフェニル基で適宜置換してなるポリオルガノシロキサンが用いられる。また、硬化触媒としては、遷移金属化合物が用いられるが、塩化白金酸系アルコール溶液が汎用されている。しかし、その硬化反応の作業性の観点から、含窒素化合物やリン系化合物、不飽和アルコール類等を硬化遅延剤として用いることが好ましい。

上記Ａ成分とともに用いられる硬化剤（Ｂ成分）としては、例えば、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤等があげられる。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、無水グルタン酸、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。これら酸無水物系硬化剤のなかでも、無水フタル酸、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を用いることが好ましい。そして、上記酸無水物系硬化剤としては、その分子量が、１４０〜２００程度のものを用いることが好ましく、また無色あるいは淡黄色の酸無水物を用いることが好ましい。

また、上記フェノール系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂系硬化剤等があげられる。

また、上記硬化剤（Ｂ成分）としては、その目的および用途によっては、上記酸無水物系硬化剤およびフェノール系硬化剤以外に、従来から公知のエポキシ樹脂の硬化剤、例えば、アミン系硬化剤、上記酸無水物系硬化剤をアルコールで部分エステル化したもの、またはヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボン酸の硬化剤を単独で、もしくは酸無水物系硬化剤およびフェノール系硬化剤と併用してもよい。例えば、カルボン酸の硬化剤を併用した場合には、硬化速度を速めることができ、生産性を向上させることができる。なお、これらの硬化剤を用いる場合においても、その配合割合は、後述の酸無水物系硬化剤およびフェノール系硬化剤を用いた場合の配合割合（当量比）に準じればよい。

上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）と硬化剤（Ｂ成分）との配合割合は、上記エポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基１当量に対して、硬化剤（Ｂ成分）におけるエポキシ基と反応可能な活性基（酸無水基または水酸基）が０．５〜１．５当量となるような割合に設定することが好ましく、より好ましくは０．７〜１．２当量である。すなわち、活性基が０．５当量未満の場合には、光半導体素子封止用樹脂組成物の硬化速度が遅くなるとともに、その硬化体のガラス転移温度（Ｔｇ）が低くなる傾向がみられ、１．５当量を超えると、耐湿性が低下する傾向がみられるからである。

上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられる酸窒化物を除く無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）としては、一般的な無機系酸化物蛍光体粉末を用いることができる。例えば、Ｃｅで付活されるガーネット構造を有するイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体粉末が好適に用いられる。また、任意に上記Ｃｅに加えてＴｂ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｄ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｅｕ，Ｆｅ，Ｐｒ等を含めることも一般的に行われる。さらに、各種酸化物蛍光体として、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ：Ｅｕ等があげられる。その他、硫化物（ＺｎＳ、ＣａＳ）にＥｕをドープしたものも適宜好適に用いられる。具体的には、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ／Ｃｅ）系の蛍光体である、（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ構造のＹＡＧ系蛍光体粉末等があげられる。

上記酸窒化物蛍光体を除く無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）は、その平均粒径が０．０１μｍ以上であることが好ましく、特に好ましくは０．８〜２０μｍの範囲である。そして、最大粒径が７５μｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは５０μｍ以下である。なお、上記平均粒径および最大粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。

そして、光半導体素子封止用樹脂組成物全体における、上記酸窒化物蛍光体を除く無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）の含有量は、例えば、発光ダイオード等の輝度によって左右されるため、特に限定されるものではない。

上記Ａ〜Ｃ成分とともに、さらにガラス粉末（Ｄ成分）を配合することができる。上記ガラス粉末（Ｄ成分）としては、ＳｉＯ₂、もしくはＳｉＯ₂およびＢ₂Ｏ₃を主成分とするものがあげられ、上記ガラス粉末のアッベ数を調整するために、亜鉛、チタン、セリウム、ビスマス、鉛、セレンから選ばれた少なくとも一つを適宜配合することが好ましい。特に、樹脂成分〔ガラス粉末（Ｄ成分）および無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）以外の成分〕を硬化して得られる硬化体のアッベ数に、ガラス粉末（Ｄ成分）のアッベ数を近似させるためには、亜鉛、チタンを配合することが好ましい。亜鉛が配合される場合には、通常、ＺｎＯとして配合され、その含有率が、ガラス粉末に対して、１〜１０重量％の範囲に設定されることが好ましい。また、チタンが配合される場合には、通常、ＴｉＯ₂として配合され、その含有率が、ガラス粉末に対して、１〜１０重量％の範囲に設定されることが好ましい。

また、ガラス粉末（Ｄ成分）の屈折率を調整するためには、必要に応じて、Ｎａ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＢａＯ等が適宜配合されていることが好ましい。

そして、このようなガラス粉末（Ｄ成分）は、例えば、上記した各原料成分を溶融し、急冷して得られたガラスフリットを、ボールミル等を用いて粉砕することによって得ることができる。得られた粉砕状ガラス粉末は、そのまま用いてもよいが、例えば、その表面をフレーム処理して球状化した球状ガラス粉末として用いることが好ましい。すなわち、球状ガラス粉末は、表面の泡やクラック等がなく、樹脂成分とガラス粉末の界面での光散乱が少なく、得られた硬化体の光透過率の向上を図ることができる。

また、上記得られたガラス粉末は、例えば、篩等によって所定の粒子径のものとして得ることが好ましく、このようなガラス粉末（Ｄ成分）の粒子径としては、ガラス粉末混入時の樹脂成分の粘度や成形時のゲートつまり等の成形性を考慮すると、平均粒径が５〜１００μｍであることが好ましい。

また、線膨張係数の低減と透明性および成形性を考慮すると、光半導体素子封止用樹脂組成物全体におけるガラス粉末（Ｄ成分）の含有量は、１０〜９０重量％となるように設定することが好ましく、特に好ましくは２０〜７０重量％である。すなわち、光半導体素子封止用樹脂組成物全体の１０重量％未満では、線膨張率の低下効果が小さくなって低応力化が困難となり、また９０重量％を超えると、トランスファー成形する際に、樹脂組成物の流動性の低下がみられ、成形性が低下する傾向がみられるからである。

さらに、本発明における光半導体素子封止用樹脂組成物には、前記Ａ〜Ｃ成分およびガラス粉末（Ｄ成分）以外に、必要に応じて、従来から用いられている、例えば、硬化触媒、劣化防止剤、変性剤、シランカップリング剤、脱泡剤、レベリング剤、離型剤、染料、顔料等の公知の各種の添加剤を適宜配合してもよい。

上記硬化触媒としては、特に限定されるものではなく、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等の３級アミン類、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、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等のリン化合物、４級アンモニウム塩、有機金属塩類、およびこれらの誘導体等があげられる。これらは単独で用いてもよく２種以上併せて用いてもよい。これら硬化促進剤の中でも、３級アミン類、イミダゾール類、リン化合物を用いることが好ましい。

上記硬化触媒の含有量は、上記特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して０．０１〜８．０部に設定することが好ましく、より好ましくは０．１〜３．０部である。すなわち、０．０１部未満では、充分な硬化促進効果が得られ難く、また８．０部を超えると、得られる硬化体に変色がみられる場合があるからである。

上記劣化防止剤としては、例えば、フェノール系化合物、アミン系化合物、有機硫黄系化合物、ホスフィン系化合物等の従来から公知の劣化防止剤があげられる。上記変性剤としては、例えば、グリコール類、シリコーン類、アルコール類等の従来から公知の変性剤があげられる。上記シランカップリング剤としては、例えば、シラン系、チタネート系等の従来から公知のシランカップリング剤があげられる。また、上記脱泡剤としては、例えば、シリコーン系等の従来公知の脱泡剤があげられる。

そして、本発明にかかる光半導体素子封止用樹脂組成物では、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化してなる硬化体のアッベ数（ｍ１）と、上記ガラス粉末（Ｄ成分）のアッベ数（ｍ２）との関係が下記の式（ａ）を満足することが好ましい。特に好ましくは、下記の式（ａ′）である。なお、アッベ数とは、いわゆる逆分散能を指称するものであって、本発明において、アッベ数は、下記の式（ｘ）で表される。

すなわち、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化してなる硬化体のアッベ数（ｍ１）と、上記ガラス粉末（Ｄ成分）のアッベ数（ｍ２）との差が−５．０を下回る、あるいは５．０を超えると、各波長における良好な光透過率を得ることが困難となる。なお、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化してなる硬化体のアッベ数（ｍ１）と、上記ガラス粉末（Ｄ成分）のアッベ数（ｍ２）とは、いずれの値が大きくても、もしくはいずれの値が小さくてもよい。

さらに、本発明にかかる光半導体素子封止用樹脂組成物では、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化してなる硬化体の屈折率（ｎ１）と、上記ガラス粉末（Ｄ成分）の屈折率（ｎ２）との関係が下記の式（ｂ）を満足することが好ましい。特に好ましくは、光透過率維持の観点から、下記の式（ｂ′）を満足することである。

すなわち、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化してなる硬化体の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率（ｎ１）と、上記ガラス粉末（Ｄ成分）の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率（ｎ２）との差が−０．００５を下回る、あるいは０．００５を超えると、各波長における良好な光透過率を得ることが困難となる。なお、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化してなる硬化体の屈折率（ｎ１）と、上記ガラス粉末（Ｄ成分）の屈折率（ｎ２）とは、いずれの値が大きくても、もしくはいずれの値が小さくてもよい。

さらに、本発明にかかる光半導体素子封止用樹脂組成物では、上記無機系酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）およびガラス粉末（Ｄ成分）以外の成分である樹脂成分を硬化して得られる硬化体のアッベ数が、例えば、２０〜６５であることが好ましく、より好ましくは２５〜６０である。また、ナトリウムＤ線における屈折率（ｎＤ）が、１．４０〜１．６５であることが好ましく、より好ましくは１．４５〜１．６０である。

このようなアッベ数および屈折率を得るための、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）および硬化剤（Ｂ成分）の好ましい組み合わせとしては、例えば、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレートを併用し、かつ硬化剤（Ｂ成分）として酸無水物系硬化剤を用いる組み合わせや、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂を併用し、これに硬化剤（Ｂ成分）としてフェノール系硬化剤を用いる組み合わせである。

そして、本発明の光半導体素子封止用樹脂組成物の製造は、つぎのようにして行われる。すなわち、液状の光半導体素子封止用樹脂組成物を得るには、例えば、上記Ａ〜Ｃ成分および必要に応じて配合される添加剤、さらには場合によりガラス粉末を適宜配合し溶融混練する。また、粉末状もしくはその粉末を打錠したタブレット状の光半導体素子封止用樹脂組成物を得るには、例えば、上記と同様、各配合成分を適宜配合し、予備混合した後、混練機を用いて混練して溶融混合し、ついで、これを室温まで冷却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応じて打錠する。このようにして光半導体素子封止用樹脂組成物が製造される。

本発明の光半導体素子封止用樹脂組成物の製造方法について、より詳しく説明すると、例えば、上記Ａ〜Ｃ成分を含む配合成分を溶融混合した後、この溶融混合により得られた溶融混合物を、厚み２〜７０ｍｍのシート状に、さらには蓄熱による内部でのゲル化を防止するためにより好ましくは厚み２〜２５ｍｍのシート状に展開した状態で、所定の温度雰囲気下（例えば、２０〜６０℃）において、粘度調整する工程において、上記酸化物蛍光体粉末（Ｃ成分）を除く樹脂成分の粘度を０．８Ｐａ・ｓ（６０℃）以上に保持する。上記設定粘度は、その粘度調整の雰囲気温度のばらつき、蛍光体の比重のばらつきの観点から、より好ましくは１．０Ｐａ・ｓ（６０℃）以上に設定することである。上記粘度は、例えば、レオメーター（ＨＡＡＫＥ社製、Rheostress１）により測定される。

このような製造方法にて得られた樹脂組成物を、成形時の成形温度にてパッケージに充填する場合にはその剪断速度の変化により蛍光体は流動中にも均一に分散するが、パッケージ内に充填された後、溶融状態が長く保持されると蛍光体が沈降し偏析する可能性が生じる。したがって、沈降防止のために、上記樹脂組成物としては、１５０℃における熱板上のゲル化試験（ゲルタイム）において、好ましくは１０〜６０秒に設定することにより、上記偏析を防止することが可能となる。すなわち、ゲルタイムが１０秒より短いと成形時に未充填が生じ易く、６０秒より長いと、蛍光体の偏析やボイドが発生しやすい傾向がみられるからである。また、成形上の未充填，成形サイクルの観点から、ゲルタイムは１５〜４０秒の範囲に設定することがより好ましい。

このようにして得られた光半導体素子封止用樹脂組成物は、例えば、ＬＥＤ等の光半導体素子の封止用として用いられる。すなわち、上記光半導体素子封止用樹脂組成物を用いて、光半導体素子を封止するには、特に制限されることはなく、通常のトランスファー成形や注型等の公知のモールド方法により行うことができる。なお、本発明の光半導体素子封止用樹脂組成物が液状である場合には、少なくともエポキシ樹脂成分と硬化剤とを別々に保管し、使用する直前に混合する、いわゆる２液タイプとして用いればよい。また、本発明の光半導体素子封止用樹脂組成物が粉末状、もしくはタブレット状である場合には、上記した各成分を溶融混合する際に、Ｂステージ状としておき、これを使用時に加熱溶融すればよい。

そして、本発明により得られる光半導体素子封止用樹脂組成物を用いて、光半導体素子を樹脂封止すると、内部応力が小さく、光半導体素子の劣化を有効に防止することができるとともに、良好な光透過率を得ることができる。このため、上記光半導体素子封止用樹脂組成物によって光半導体素子が樹脂封止された光半導体装置は、信頼性および透明性に優れ、その機能を充分に発揮することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

まず、光半導体素子封止用樹脂組成物の作製に先立って下記に示す各成分を準備した。

〔エポキシ樹脂ａ〕
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量６５０）

〔エポキシ樹脂ｂ〕
トリグリシジルイソシアヌレート（エポキシ当量１００）

〔エポキシ樹脂ｃ〕
下記の構造式（３）で表される脂環式エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５）

〔酸無水物系硬化剤〕
４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（Ｘ）とヘキサヒドロ無水フタル酸（Ｙ）の混合物（混合重量比Ｘ／Ｙ＝７／３、酸無水当量１６４）

〔硬化触媒〕
２−エチル−４−メチルイミダゾール

〔シランカップリング剤〕
メルカプトトリメトキシシラン

〔酸化防止剤〕
９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−フォスファフェナンタレン−１０−オキシド

〔複合金属酸化物複合ガラス粉末〕
ＣａＯの組成を有し、フレーム処理により得られた球状ガラス粉末（ＳｉＯ₂５１．０重量％、Ｂ₂Ｏ₃２０．５重量％、ＺｎＯ２．９重量％、Ａｌ₂Ｏ₃１５．１重量％、ＣａＯ９．９重量％、Ｓｂ₂Ｏ₃０．５重量％、平均粒径３５μｍで最大粒径７５μｍの粒度分布を有し、屈折率１．５３）

〔蛍光体粉末〕
ＹＡＧ／Ｃｅ蛍光体粉末〔（Ｙ_0.8Ｇｄ_0.2）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ構造を有する、平均粒径２．６μｍ、最大粒径３５μｍ、比重４．６〕

〔実施例１〜６〕
下記の表１に示す各成分を同表に示す割合で溶融混合した後、得られた溶融混合物を、厚み１５±５ｍｍのシート状に展開した状態で、所定の温度雰囲気下（６０℃）において粘度調整して、固体または蛍光体成分を除いた樹脂粘度を０．８Ｐａ・ｓ以上の半固形に保持することにより、光半導体素子封止用樹脂組成物を作製した。

〔比較例１，２〕
まず、下記の表２に示す各成分（蛍光体を除く）を同表に示す割合で配合し溶融混合した後、得られた溶融混合物を、厚み１５±５ｍｍのシート状に展開した。そして、所定の温度雰囲気下（４８℃）にて粘度調整し、固形分を粉砕して、これと下記の表２に示す蛍光体を同表に示す割合で用いてブレンドマシンにてドライブレンドし、光半導体素子封止用樹脂組成物を作製した。

このようにして得られた実施例および比較例の光半導体素子封止用樹脂組成物を用いて、下記の方法にしたがって各種特性評価を行った。その結果を後記の表３〜表４に併せて示す。

〔展開時の粘度〕
パラレルプレート型レオメータ（ＨＡＡＫＥ社製、Rheostress１）を用いて、６０℃で剪断速度５．０（１／ｓ）での粘度を測定した。

〔屈折率〕
蛍光体成分およびガラス粉末を除いた成分からなる樹脂組成物を硬化条件：１５０℃×４分間＋１５０℃×３時間にて硬化してなる硬化体の屈折率（ｎ１）、および、ガラス粉末の屈折率（ｎ２）をアタゴ社製のアッベ屈折率計Ｔ２を用いて、波長５８９．３ｎｍの屈折率を測定した。

〔アッベ数〕
蛍光体成分およびガラス粉末を除いた成分からなる樹脂組成物を硬化条件：１５０℃×４分間＋１５０℃×３時間にて硬化してなる硬化体のアッベ数（ｍ１）、および、ガラス粉末のアッベ数（ｍ２）を、アタゴ社製のアッベ屈折率計Ｔ２を用い測定して得られた屈折率に基づき、前述の定義に従って算出した。

〔２次発光ピーク波長〕
１５０℃×４分間のトランスファー成形を行い、評価用サンプル（直径５０ｍｍ×厚み０．４ｍｍ）を作製した。そして、上記評価用サンプルを用い、図１に示す測定システムからなる大塚電子社製のＭＣＰＤ７０００を使用して２次発光ピーク波長を評価した。すなわち、キセノン光源４から分光された４７０ｎｍの光を投光用ファイバー５を介して評価用サンプル６に透過させた。ついで、積分球３で集光し、受光用ファイバー２を介してＭＣＰＤ検出器１に導き、このＭＣＰＤ検出器１にて２次発光ピーク波長を検出した。

〔励起光相対強度〕
１５０℃×４分間のトランスファー成形を行い、評価用サンプル（直径５０ｍｍ×厚み０．４ｍｍ）を作製した。そして、上記評価用サンプルを用い、図１に示す測定システムからなる大塚電子社製のＭＣＰＤ７０００を使用して励起光相対強度を評価した。すなわち、キセノン光源４から分光された４７０ｎｍの光を投光用ファイバー５を介して評価用サンプル６に透過させた。ついで、積分球３で集光し、受光用ファイバー２を介してＭＣＰＤ検出器１に導き、このＭＣＰＤ検出器１にてブランクに対する透過ピーク強度を相対値として検出した。

〔線膨張率〕
１２０℃×１時間＋１５０℃×３時間の硬化条件にて、評価用サンプル（２０ｍｍ×５ｍｍ×厚み５ｍｍ）を作製し、この硬化体を用いて熱分析装置（ＴＭＡ、島津製作所社製ＴＭＡ−５０）により、２℃／分の昇温速度でガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し、この値を用いて線膨張率を算出した。

〔灰分の上下差〕
各光半導体素子封止用樹脂組成物を用い、厚み２５ｍｍの板圧に展開し、４５℃で２４時間整置した後の上面から２ｍｍと下面から２ｍｍ以内の位置で試料を２ｇ採取し、そのなかの蛍光体を７００℃で２時間加熱して灰分として算出した。

〔色度座標のばらつき〕
１５０℃×４分間のトランスファー成形を行い、色度評価用サンプル（直径５０ｍｍ×厚み０．４ｍｍ）を作製した。そして、上記色度評価用サンプルを用い、図１に示す測定システムからなる大塚電子社製のＭＣＰＤ７０００を使用して色度評価した。すなわち、キセノン光源４から分光された４７０ｎｍの光を投光用ファイバー５を介して色度評価用サンプル６に透過させた。ついで、積分球３で集光し、受光用ファイバー２を介してＭＣＰＤ検出器１に導き色演算を行い、色度（ｘ）を算出し色度のばらつきを標準偏差で求めた（サンプル数ｎ＝１０個）。

上記結果から、実施例品は、灰分の上下差も小さく、また色度座標のばらつきも非常に小さいものであった。

一方、比較例１は、ドライブレンドにて作製したため、蛍光体粉末が封止材料中に沈降偏析し色度座標のばらつきが大きかった。

光半導体素子封止用樹脂組成物硬化体の各種特性（２次発光ピーク波長、励起光相対強度、色度座標のばらつき）を測定するための測定システムを模式的に示す説明図である。

Claims

下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する光半導体素子封止用樹脂組成物の製法であって、上記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含む配合成分を溶融混合した後、この溶融混合物を厚み２〜７０ｍｍのシート状に展開した状態で、固体状に、あるいは上記（Ｃ）成分を除いた状態において６０℃で剪断速度５．０（１／ｓ）での粘度を０．８Ｐａ・ｓ以上の状態に保持することを特徴とする光半導体素子封止用樹脂組成物の製法。
（Ａ）平均エポキシ当量が９０〜１０００のエポキシ樹脂。
（Ｂ）硬化剤。
（Ｃ）酸窒化物蛍光体を除く無機系酸化物蛍光体粉末。
上記（Ｃ）成分である酸化物蛍光体粉末の平均粒径が０．１０μｍ以上で、かつ最大粒径が７５μｍ以下である請求項１記載の光半導体素子封止用樹脂組成物の製法。
上記（Ｃ）成分である酸化物蛍光体粉末が、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ／Ｃｅ）系蛍光体粉末である請求項１または２記載の光半導体素子封止用樹脂組成物の製法。
上記（Ａ）〜（Ｃ）成分に加えて、さらに下記の（Ｄ）成分を含有してなる光半導体封止用樹脂組成物の製法であって、光半導体素子封止用樹脂組成物中の上記（Ｃ）成分および（Ｄ）成分以外の成分を硬化してなる硬化体のアッベ数（ｍ１）と、上記（Ｄ）成分のアッベ数（ｍ２）との関係が下記の式（ａ）を満足し、かつ光半導体素子封止用樹脂組成物中の上記（Ｃ）成分および（Ｄ）成分以外の成分を硬化してなる硬化体の屈折率（ｎ１）と、上記（Ｄ）成分の屈折率（ｎ２）との関係が下記の式（ｂ）を満足してなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の光半導体素子封止用樹脂組成物の製法。
（Ｄ）ガラス粉末。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光半導体素子封止用樹脂組成物の製法により得られてなる光半導体素子封止用樹脂組成物。
請求項５記載の光半導体素子封止用樹脂組成物を用いて光半導体素子を樹脂封止してなる光半導体装置。