JP5242530B2

JP5242530B2 - 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物および光半導体装置

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Publication number: JP5242530B2
Application number: JP2009231583A
Authority: JP
Inventors: 純子山田; 克実嶋田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: JP2010001496A

Description

本発明は、光半導体素子を封止するために用いられる光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物、および、その光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物によって光半導体素子が封止された光半導体装置に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）等の光半導体素子を封止するために用いられる光半導体素子封止用樹脂組成物としては、その硬化体の透明性が要求されることから、一般に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と、酸無水物等の硬化剤とを用いて得られるエポキシ樹脂組成物が汎用されている。
しかし、このような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、エポキシ樹脂と光半導体素子との線膨張係数の差に起因する歪みにより内部応力が発生する。その結果、光半導体素子が劣化し、例えば、光半導体素子がＬＥＤの場合には、その輝度が低下したり、あるいは、ＬＥＤに接続されている配線が断線するという問題を生じる。

そのため、従来より、このような内部応力を低減させる方法として、シリカ粉末、ガラス粉末等の線膨張係数の小さい無機粉末を、エポキシ樹脂組成物に配合して、エポキシ樹脂組成物の線膨張係数を小さくして、光半導体素子のそれに近似させる方法が提案されている。

しかしながら、上記の方法では、エポキシ樹脂組成物の光透過率が著しく低下するという、光半導体素子封止用樹脂組成物としては致命的な欠点を有している。これに対し、上記の欠点を解決するために、樹脂成分と無機粉末との屈折率の差を小さくする方法が提案されている。
しかし、一般に、物質の屈折率は、光の波長により変化するので、ある特定の波長において、樹脂成分と無機粉末との屈折率を小さくしただけでは、全波長において、良好な光透過率が得られるとは限らない。すなわち、仮に、ある特定の波長において、樹脂成分と
無機粉末との屈折率の差が、実質的に０であったとしても、それと異なる波長では、屈折率に差が生じるようになる。このような波長による光透過率の変動は、光半導体装置の機能を低下させる原因となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、内部応力が小さく、しかも、全波長において良好な光透過率を得ることのできる、光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物、および、その光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物によって光半導体素子が封止された光半導体装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤およびガラス粉末を含有する光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記エポキシ樹脂、上記硬化剤および上記ガラス粉末の組成の組み合わせは、上記エポキシ樹脂がビスフェノール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で、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯであり、ＳｉＯ _２が４５〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が１０〜２５重量％、ＺｎＯが１〜６重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１０〜１８重量％、ＣａＯが７〜２０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせ、または、上記エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂で、上記硬化剤がフェノール系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ、もしくは、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯであり、ＳｉＯ _２が４０〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が０〜２重量％、ＴｉＯ _２が１〜７重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１２〜１７重量％、ＣａＯが２５〜３５重量％、ＢａＯが５〜１０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせであり、上記光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体のアッベ数と、上記ガラス粉末のアッベ数との差が、５．０以下であることを特徴としている。

また、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤およびガラス粉末を含有する光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記エポキシ樹脂、上記硬化剤および上記ガラス粉末の組成の組み合わせは、上記エポキシ樹脂がビスフェノール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で、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯであり、ＳｉＯ _２が４５〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が１０〜２５重量％、ＺｎＯが１〜６重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１０〜１８重量％、ＣａＯが７〜２０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせ、または、上記エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂で、上記硬化剤がフェノール系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ、もしくは、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯであり、ＳｉＯ _２が４０〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が０〜２重量％、ＴｉＯ _２が１〜７重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１２〜１７重量％、ＣａＯが２５〜３５重量％、ＢａＯが５〜１０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせであり、上記光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体のアッベ数と、上記ガラス粉末のアッベ数との差が、５．０以下であり、かつ、上記光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体の屈折率と、上記ガラス粉末の屈折率との関係が、下記式（１）で表わされることを特徴としている。

−０．００５≦ｎ_２−ｎ_１≦０．００５・・・（１）
ｎ_１：上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率
ｎ_２：上記ガラス粉末の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率
また、この光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物において、上記ガラス粉末は、球状ガラス粉末であることが好ましい。

さらに、本発明は、この光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、光半導体素子を封止することによって得られる光半導体装置をも含むものである。

本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物によって、光半導体素子を封止すれば、内部応力が小さいため、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、全波長において良好な光透過率を得ることができる。
そのため、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物によって光半導体素子が封止されている、本発明の光半導体装置は、信頼性および透明性に優れ、各波長における光透過率の変動が少なく、その機能を充分に発揮することができる。

本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤およびガラス粉末を含有している。
上記エポキシ樹脂としては、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挙げられる。これらは単独で使用してもよく、あるいは、併用してもよい。これらエポキシ樹脂の中では、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を用いることが好ましい。

上記エポキシ樹脂は、常温で固形でも液状でもよいが、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のものが好ましく、また、固形の場合には、軟化点が、１６０℃以下のものが好ましい。エポキシ当量が９０より小さい場合には、光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の硬化体が脆くなる場合がある。また、エポキシ当量が１０００を超える場合には、その硬化体のガラス転移温度（Ｔｇ）が低くなる場合がある。

上記硬化剤としては、例えば、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤が挙げられる。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等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、あるいは、併用してもよい。これら酸無水物系硬化剤の中では、無水フタル酸、へ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。酸無水物系硬化剤は、その分子量が、１４０〜２００程度のものが好ましく、また、無色ないし淡黄色の酸無水物が好ましい。

また、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などが挙げられる。
エポキシ樹脂と、硬化剤との配合割合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、硬化剤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、さらには、０．７〜１．２当量となるような割合であることが好ましい。活性基が０．５当量未満の場合には、光半導体素子封止用エポキシ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が低くなる場合があり、一方、１．５当量を超える場合には、耐湿性が低下する場合がある。

また、上記硬化剤としては、その目的および用途によっては、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、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用いてもよい。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、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。

また、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物には、後で詳述するガラス粉末以外に、必要に応じて、従来から用いられている、例えば、硬化促進剤、劣化防止剤、変性剤、シランカップリング剤、脱泡剤、レべリング剤、離型剤、染料、顔料などの、公知の各種の添加剤を適宜配合してもよい。
上記硬化促進剤としては、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挙げられる。これらは単独で使用してもよく、あるいは、併用してもよい。これら硬化促進剤の中では、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。その中でも、着色度が少なく、透明で強靭な硬化体を得るためには、リン化合物を用いることが特に好ましい。

上記硬化促進剤の含有率は、上記エポキシ樹脂に対して、０．０１〜８．０重量％であることが好ましく、より好ましくは、０．１〜３．０重量％である。硬化促進剤の含有率が、０．０１重量％未満では、充分な硬化促進効果を得られない場合があり、また、８．０重量％を超えると、得られる硬化体に変色が見られる場合がある。
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などの、従来から公知の劣化防止剤が挙げられる。上記変性剤としては、例えば、グリコール類、シリコーン類、アルコール類などの、従来から公知の変性剤が挙げられる。上記シランカップリング剤としては、例えば、シラン系、チタネート系などの、従来から公知のシランカップリング剤が挙げられる。上記脱泡剤としては、例えば、シリコーン系などの、従来から公知の脱泡剤が挙げられる。

そして、本発明では、後で詳述するガラス粉末以外のこれらの成分（以下、樹脂成分という。）、すなわち、エポキシ樹脂、硬化剤、および、必要により配合される添加剤を硬化して得られる硬化体のアッべ数が、例えば、２０〜６５、好ましくは、２５〜６０であり、また、ナトリウムＤ線における屈折率（ｎ_Ｄ）が、１．４０〜１．６５、さらには、１．４５〜１．６０であることが好ましい。

このようなアッべ数および屈折率を得るための、エポキシ樹脂および硬化剤の組み合わせとしては、エポキシ樹脂がビスフェノール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で、硬化剤が酸無水物系硬化剤である組み合わせ、または、エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂で、硬化剤がフェノール系硬化剤である組み合わせである。

上記ガラス粉末としては、ＳｉＯ_２、もしくは、ＳｉＯ_２およびＢ_２Ｏ_３を主成分とするものが挙げられ、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、セレンから選ばれる１種または２種以上の成分が適宜配合されていることが好ましい。特に、樹脂成分を硬化して得られる硬化体のアッべ数に、ガラス粉末のアッベ数を近づけるためには、亜鉛、チタンが配合されていることが好ましい。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％とされていることが好ましい。また、チタンが配合される場合には、通常、ＴｉＯ_２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％とされていることが好ましい。

また、ガラス粉末の屈折率を調整するためには、必要に応じて、Ｎａ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＢａＯ等が適宜配合されていることが好ましい。
そして、このガラス粉末は、例えば、上記した各原料成分を溶融し、急冷して得たガラスフリットを、ボールミルなど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を用いることが好ましい。球状ガラス粉末は、表面の泡やクラック等がないので、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を向上させることができる。また、このガラス粉末は、得られたガラス粉末を、例えば、篩など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、ガラス粉末の粒子径としては、ガラス粉末混入時の樹脂成分の粘度や成形時のゲートづまりなどの成形性を考慮すると、平均粒子径が５〜１００μｍであることが好ましい。また、ガラス粉末の含有率は、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エポキシ樹脂組成物全量に対して、１０〜９０重量％であることが好ましい。

そして、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物では、上記した樹脂成分の硬化体のアッべ数と、上記ガラス粉末のアッべ数との差が、５．０以下、好ましくは、３．０以下とされている。
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、下記式（２）で表わされる。

アッベ数＝（［５８９．３ｎｍにおける屈折率］−１）／（［４５０ｎｍにおける屈折率］−［６５０ｎｍにおける屈折率］）・・・（２）
上記した樹脂成分の硬化体のアッべ数と、上記ガラス粉末のアッべ数との差が、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できない。なお、樹脂成分の硬化体のアッべ数と、ガラス粉末のアッべ数とは、どちらの値が大きくても、または、どちらの値が小さくてもよい。

さらに、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物では、上記した樹脂成分の硬化体の屈折率と、上記ガラス粉末の屈折率との関係が、下記式（１）を満足する関係にあることが好ましい。
−０．００５≦ｎ_２−ｎ_１≦０．００５・・・（１）
ｎ_１：樹脂成分を硬化して得られる硬化体の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率
ｎ_２：ガラス粉末の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率
上記した樹脂成分の硬化体の屈折率と、上記ガラス粉末の屈折率との関係が、上記式（１）を満足する関係にあれば、各波長における光透過率の向上を図ることができる。

なお、上記した樹脂成分の硬化体の屈折率と、上記ガラス粉末の屈折率との関係が、下記式（３）を満足する関係にあることが、さらに好ましい。
−０．００３≦ｎ_２−ｎ_１≦０．００３・・・（３）
ｎ_１およびｎ_２は、上記式（１）と同じ。
このように、上記した樹脂成分の硬化体と、上記ガラス粉末との、アッベ数および屈折率を、上記したような関係とするには、例えば、樹脂成分の硬化体のアッベ数および屈折率を調整する方法（例えば、エポキシ樹脂の種類の選択、エポキシ樹脂の２種類以上の併用、硬化剤の種類の選択、硬化剤の２種類以上の併用等）、ガラス粉末のアッベ数および屈折率を調整する方法（例えば、原料組成の選択、配合割合の調整等）、および、これら２つの方法を併用する方法が挙げられる。通常は、ガラス粉末のアッベ数および屈折率を、ある程度、樹脂成分の硬化体のそれに近づけてから、さらに樹脂成分の硬化体のアッベ数および屈折率を調整することにより、樹脂成分の硬化体とガラス粉末との、アッべ数および屈折率の差をさらに小さく調整する。

より具体的には、上記した樹脂成分において、エポキシ樹脂および硬化剤の好ましい組み合わせとして例示した、エポキシ樹脂がビスフェノール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で、硬化剤が酸無水物系硬化剤である組み合わせの場合においては、ガラス粉末の組成を、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯとして、その組成において、各成分が、例えば、ＳｉＯ_２が４５〜５５重量％、Ｂ_２Ｏ_３が１０〜２５重量％、ＺｎＯが１〜６重量％、Ａｌ_２Ｏ_３が１０〜１８重量％、ＣａＯが７〜２０重量％の割合で、それぞれ配合されるように調整することが好ましい。

また、エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂で、硬化剤がフェノール系硬化剤である組み合わせの場合には、ガラス粉末の組成を、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ、もしくは、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯとして、その組成において、各成分が、例えば、ＳｉＯ_２が４０〜５５重量％、Ｂ_２Ｏ_３が０〜２重量％、ＴｉＯ_２が１〜７重量％、Ａｌ_２Ｏ_３が１２〜１７重量％、ＣａＯが２５〜３５重量％、ＢａＯが５〜１０重量％の割合で、それぞれ配合されるように調整することが好ましい。

そして、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物は、例えば、次のようにして製造することによって、液状、粉末状、もしくは、その粉末を打錠したタブレット状として得ることができる。すなわち、液状の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物を得るには、例えば、上記した各成分、すなわち、エポキシ樹脂、硬化剤、ガラス粉末、および、必要により配合される添加剤を、適宜配合すればよい。また、粉末状、もしくは、その粉末を打錠したタブレット状として得るには、例えば、上記した各成分を適宜配合し、予備混合した後、混練機を用いて混練して溶融混合し、次いで、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ればよい。

このようにして得られた本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物は、ＬＥＤ、ＣＣＤなどの光半導体素子の封止用として用いられる。すなわち、本発明の光半導体素子封止用エポキシ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などの公知のモールド方法により行なうことができる。なお、本発明の光半導体素子封止用エポキシ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と硬化剤とそれぞれ別々に保管しておき、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エポキシ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時に、Ｂ−ステージとしておき、これを使用時に加熱溶融すればよい。

そして、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物によって、光半導体素子を封止すれば、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、全波長において良好な光透過率を得ることができる。そのため、本発明の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物によって光半導体素子が封止された、本発明の光半導体装置は、信頼性および透明性に優れ、各波長における光透過率の変動が少なく、その機能を充分に発揮することができる。

表１に示す各成分を、表１に示す割合（重量部）において配合することにより、実施例１〜８および比較例１〜４の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物を調製した。

なお、表１中の表記は、以下の通りである。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂Ａ：エポキシ当量４７５
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂Ｂ：エポキシ当量６５０
ノボラック型エポキシ樹脂：エポキシ当量１９５
酸無水物系硬化剤：４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸とヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物
フェノールノボラック樹脂系硬化剤：水酸基当量１０５
ガラス粉末Ａ：ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−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
（ＳｉＯ_２５０．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３１０．０重量％、ＺｎＯ１．０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１０．０重量％、ＣａＯ１９．０重量％）
ガラス粉末Ｂ：ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−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
（ＳｉＯ_２５２．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３１３．０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１７．０重量％、ＣａＯ１８．０重量％）
ガラス粉末Ｃ：ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−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
（ＳｉＯ_２５４．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３２０．０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１３．０重量％、ＣａＯ１３．０重量％）
ガラス粉末Ｄ：ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯの組成を有しフレーム処理されていない粉砕状ガラス粉末
（ＳｉＯ_２５０．０重量％、Ｂ_２Ｏ_３１０．０重量％、ＺｎＯ１．０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１０．０重量％、ＣａＯ１９．０重量％）
ガラス粉末Ｅ：ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯの組成を有しフレーム処理されていない粉砕状ガラス粉末
（ＳｉＯ_２４３．０重量％、ＴｉＯ_２７．０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１５．０重量％、ＣａＯ３０重量％、ＢａＯ５重量％）
次いで、実施例１〜８および比較例１〜４で得られた光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、ＬＥＤをトランスファー成形（１５０℃×３分）により封止し、さらに、１５０℃で３時間硬化させることにより、光半導体装置を作製した。そして、１サイクルが、−２５℃×３０分／１２５℃×３０分という、熱サイクル条件で、２００サイクル後におけるワイヤーオープン率（不良率％）を調べた。なお、各光半導体装置のサンプル数（ｎ数）は、２４個とした。

また、表１における実施例１〜８および比較例１〜４の各成分について、ガラス粉末を除いて配合することにより、エポキシ樹脂組成物を調製し、トランスファー成形（１５０℃×３分）後、さらに、１５０℃で３時間硬化させることにより、ガラス粉末以外の成分を硬化して得られる硬化体を作製した。
そして、各光半導体装置および各硬化体のアッべ数、屈折率、光透過率および線膨張係数を測定した。

アッベ数：アタゴ（株）製、アッベ屈折率計Ｔ２を使用して、波長４５０ｎｍ、５８９．３ｎｍ、６５０ｎｍの屈折率を測定し、上記式（２）から算出した。
屈折率：アタゴ（株）製、アッベ屈折率計Ｔ２を使用して、波長５８９．３ｎｍの屈折率を測定した。
光透過率：島津製作所製、分光光度計ＵＶ３１０１を使用して、試料厚み１ｍｍで、波長４５０ｎｍ、５８９．３ｎｍ、６５０ｎｍの光透過率を測定した。

線膨張係数：熱分析装置（ＴＭＡ）により、２℃／分の昇温速度で、ガラス転移点より低い温度での線膨張係数（α1）を測定した。
これらの結果を表２にまとめて示す。

表２から明らかなように、実施例１〜８は、アッべ数の差が５．０より小さいので、アッベ数の差が５．０より大きい比較例１〜４に比較して、波長による光透過率の変動が小さいことがわかる。
また、実施例５と実施例７とは、アッベ数の差がほぼ同じであるが、屈折率の差（式（１）のｎ_２−ｎ_１）が−０．００５以上０．００５以下の範囲にある実施例５は、屈折率の差（式（１）のｎ_２−ｎ_１）が−０．００５より小さい実施例７に比べて、光透過率がどの波長においても高いことがわかる。

また、実施例３と実施例６とは、アッベ数の差がほぼ同じであるが、球状ガラス粉末が配合される実施例３は、破砕状ガラス粉末が配合される実施例６に比べて、光透過率が向上していることがわかる。
また、ガラス粉末を配合することにより、線膨張係数が小さくなり、内部応力が低減されるので、ガラス粉末が配合される実施例１〜８は、ガラス粉末が配合されていない比較例１よりも、オープン不良率が小さいことがわかる。

Claims

エポキシ樹脂、硬化剤およびガラス粉末を含有する光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物であって、
上記エポキシ樹脂、上記硬化剤および上記ガラス粉末の組成の組み合わせは、
上記エポキシ樹脂がビスフェノール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で、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯであり、ＳｉＯ _２が４５〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が１０〜２５重量％、ＺｎＯが１〜６重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１０〜１８重量％、ＣａＯが７〜２０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせ、または、
上記エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂で、上記硬化剤がフェノール系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ、もしくは、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯであり、ＳｉＯ _２が４０〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が０〜２重量％、ＴｉＯ _２が１〜７重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１２〜１７重量％、ＣａＯが２５〜３５重量％、ＢａＯが５〜１０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせであり、
上記光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体のアッベ数と、上記ガラス粉末のアッベ数との差が、５．０以下であることを特徴とする、光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
エポキシ樹脂、硬化剤およびガラス粉末を含有する光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物であって、
上記エポキシ樹脂、上記硬化剤および上記ガラス粉末の組成の組み合わせは、
上記エポキシ樹脂がビスフェノール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で、上記硬化剤が酸無水物系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯであり、ＳｉＯ _２が４５〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が１０〜２５重量％、ＺｎＯが１〜６重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１０〜１８重量％、ＣａＯが７〜２０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせ、または、
上記エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂で、上記硬化剤がフェノール系硬化剤で、上記ガラス粉末の組成がＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯ、もしくは、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＢａＯであり、ＳｉＯ _２が４０〜５５重量％、Ｂ _２Ｏ _３が０〜２重量％、ＴｉＯ _２が１〜７重量％、Ａｌ _２Ｏ _３が１２〜１７重量％、ＣａＯが２５〜３５重量％、ＢａＯが５〜１０重量％の割合でそれぞれ配合される組み合わせであり、
上記光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体のアッベ数と、上記ガラス粉末のアッベ数との差が、５．０以下であり、
かつ、上記光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物の上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体の屈折率と、上記ガラス粉末の屈折率との関係が、下記式（１）で表わされることを特徴とする、光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
−０．００５≦ｎ_２−ｎ_１≦０．００５・・・（１）
ｎ_１：上記ガラス粉末以外の成分を、１５０℃で３分間トランスファー成形した後、さらに、１５０℃で３時間硬化して得られる硬化体の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率
ｎ_２：上記ガラス粉末の波長５８９．３ｎｍにおける屈折率
上記ガラス粉末が、球状ガラス粉末であることを特徴とする、請求項１または２に記載の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。
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エポキシ樹脂組成物を用いて、光半導体素子を封止することによって得られることを特徴とする、光半導体装置。