JPH02222165A - 光半導体装置およびそれに用いる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐熱信頼性、熱衝撃信頼性、耐湿信頼性お
よび光透過性に優れた光半導体装置に関するものである
。

（従来の技術〕 受光素子および発光素子等の光半導体素子の封止材料に
は、透明性、熱衝撃性および耐湿性に優れていなければ
ならないという観点からエポキシ樹脂組成物が使用され
ており、良好な成績をおさめている。しかしながら、従
来から用いられているエポキシ樹脂組成物は、透明性に
は優れているが、耐湿性、熱衝撃性および耐熱性に劣る
という欠点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点） このように、耐湿性、熱衝撃性および耐熱性に劣るエポ
キシ樹脂組成物で光半導体素子を樹脂封止すると、素子
の腐食やワイヤー断線が早く進み、光半導体装置の寿命
が短くなることから、透明性を損なう＝士ことなく上記
のような欠点が克服された封止樹脂の開発が強く望まれ
ている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、透
明性、特に４００〜１１０００ｎにおける光透過率が高
く、耐熱性、熱衝撃性および耐湿性に優れた光半導体装
置の提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を解決するため、この発明の光半導体装置は
、下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含み、（Ｂ）成分の配合
量がエポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．６５
〜０．８５当量の範囲に設定されているエポキシ樹脂組
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）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。

（Ｂ）酸無水物系硬化剤。

（Ｃ）硬化促進剤。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、透明性、特に４００〜１１０
００ｎにおける光透過率に優れ、しがも耐熱性、熱衝撃
性および耐湿性が良好な封止樹脂を求めて一連の研究を
重ねた。その結果、上記のような特殊なエポキシ樹脂を
用いると、」１記特性が向上することを突き止めた。そ
して、さらに研究を重ねた結果、上記特殊なエポキシ樹
脂に対して硬化剤を特定の配合割合で用いると、−層上
記特性に優れた封止樹脂が得られることを見出しこの発
明に到達した。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、特殊なエポキ
シ樹脂（Ａ成分）と、特定の配合割合の酸無水物系硬化
剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）とを用いて得ら
れるものであって、通常、粉末状もしくはそれを打錠し
たタブレット状になっている。

上記Ａ成分の特殊なエポキシ樹脂は、下記の一般式（Ｉ
）で表されるエポキシ樹脂であり、式中のＲ，は活性水
素を有する有機化合物の残基である。上記有機化合物と
しては、アルコール類、フェノール類、カルボン酸類、
アミン類およびチオール類等があげられる。

＼　１ ’（Ａ）　ｎ、ｌ！Ｈ 上記一般式（１）で表されるエポキシ樹脂は活性水素を
有する化合物を開始剤とし、４−ビニルシクロヘキセン
−１−オキサイドを触媒存在下で重合せしめ、得られた
重合体をエポキシ化することにより得られる（特開昭６
０−１６１９７３号公報参照）。例えば、前記一般式（
１）において、Ｒ３がトリメチロールプロパン残基であ
り、Ａが下記の構造式で表される脂環式エポキシ樹脂が
あげられる。

さらに、上記一般式（１）で表される脂環式エポキシ樹
脂以外に、得られるエポキシ樹脂組成物の特性を損なわ
ない範囲であれば通常用いられるどのようなエポキシ樹
脂でも併用することができる６具体的には、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、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラッ
クエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネート等があ
げられ、単独でもしくは併せて用いられる。また、場合
によりノボラック型エポキシ樹脂も併せて用いることが
できる。なお、上記他のエポキシ樹脂の配合量は、所期
の目的を損なわない範囲であれば特に限定するものでは
ないが、通常、Ａ成分の一般式（Ｉ）で表される脂環式
エポキシ樹脂に対して５〜８０重量％（以下「％」と略
す）の割合に設定するのが好ましく、より好ましいのは
５〜６０％である。

上記Ａ成分の特殊なエポキシ樹脂とともに用いられるＢ
成分の酸無水物系硬化剤としては、ヘキザヒドロ無水フ
タル酸、テトラヒドロ無水フクル酸、無水フタル酸、無
水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水メチルへ
キサヒドロフタル酸および無水コハク酸等の無色および
淡黄色のものがあげられ、単独でもしくは併せて用いる
ことができ、所期の目的である光透過性、耐湿性、熱衝
撃性等の諸特性を損なわないものであれば、特に限定す
るものではなく、アミン類、フェノール類等の従来公知
のエポキシ樹脂に対して用いられるいかなる硬化剤を併
用しても差し支えない。上記Ｂ成分の酸無水物系硬化剤
の配合量は、上記Ａ成分である特殊なエポキシ樹脂およ
び場合により併用される従来公知のエポキシ樹脂の全エ
ボキン基に対して０．６５〜０．８５当量の範囲に設定
する必要がある。所期の目的である諸特性をより向上さ
せるには、０．７〜０．８当量の範囲に設定するのが好
適である。すなわち、Ｂ成分の酸無水物系硬化剤の配合
量が０．６５当量を下回ると、樹脂組成物の硬化後の色
相の劣化や耐湿特性が低下し、逆に０．８５当量を上回
ると色相は問題ないが耐湿性が著しく低下し、その結果
、例えば、上記当量数の範囲外で酸無水物系硬化剤が配
合されたエポキシ樹脂組成物で樹脂封止された光半導体
装置では、素子の腐食およびワイヤー断線等が早く進行
し装置の寿命が著しく低下するからである。

このように、上記Ａ成分の特殊エポキシ樹脂およびＡ成
分と併用されるエポキシ樹脂に用いられるＢ成分の酸無
水物系硬化剤は、従来公知のような広範囲の配合量では
用いられず、極めて狭い範囲で配合しなければ所期の目
的を達成することはできない。

上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられるＣ成分の硬
化促進剤としては、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４
，０）ウンデセン−７，２−メチルイミダゾール、２−
エチル−４−メチルイミダソール、トリメチルアミン、
トリエチルアミン等の三級アミン類およびその塩類、ジ
フェニルホスフィン、１〜リフエニルポスフイン、トリ
ーｎ−ブチルホスフィン等の有機ホスフィン化合物およ
びその塩類、第四アンモニウム塩等の有機金属塩類等が
あげられ、所期の目的を損なわない限り特に限定するも
のではなく、単独でもしくは併せて用いることができる
。このような硬化促進剤の配合量は、用いられる全エポ
キシ樹脂１００重量部（以下「部」と略す）に対して、
０．０５〜７．０部の範囲に設定することが好適である
。より好ましくは０．２〜３．０部である。すなわち、
上記Ｃ成分の配合量が０．０５部を下回ると、１３０〜
１７０°Ｃという光半導体装置の成形温度では硬化速度
が遅くなってしまい、逆に７．０部を上回ると硬化した
際にエポキシ樹脂組成物が着色する場合があるからであ
る。

また、この発明では、上記Ａ成分および他のエポキシ樹
脂、Ｂ成分およびＣ成分以外に必要に応して従来から用
いられている染料、頗料、変性剤酸化防止剤、離型剤、
カップリング剤、充填剤等を用いることができる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎ
のようにして製造することができる。すなわち、上記特
殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）およびＡ成分の特殊なエポ
キシ樹脂と併用して用いられるエポキシ樹脂と酸無水物
系硬化剤（Ｂ成分）と硬化促進剤（Ｃ成分）および必要
に応して染料、顔料、変性剤、酸化防止剤、離型剤、カ
ップリング剤、充填剤等を配合する。そして、これを、
常法に準してトライブレンド法、または、溶融ブレンド
法を適宜採用して混合、混練することにより製造するこ
とができる。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての光半導体封止
は特に限定されるものではなく、例えばトランスファー
成形等の公知のモールド方法により行うことができる。

このようにして得られる光半導体装置は、優れた透明性
、耐熱性、熱衝撃性および耐湿性を有している。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明の光半導体装置は、前記の一般
式（１）で表される脂環式エポキシ樹脂と特定の割合で
配合された酸無水物系硬化剤とを用いた特殊なエポキシ
樹脂組成物によって封止されているため、透明性、特に
４００〜１１０００ｎにおける光透過率が高く保持され
たまま、耐熱信頗性、熱衝翳信頼性および耐湿信軌性が
極めて高い つぎに、実施例について比較例と併せて説明す〔実施例
１〜６、比較例１〜６〕 下記の第１表にしたがって、各原料を配合し、ミキシン
グロール機で溶融混練を行い、熟成したのち目的とする
微粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

（以下余白） 以上の実施例および比較例によって得られた微粉末状の
エポキシ樹脂組成物を用い、光半導体素子（チップサイ
ズ：１．５ｍｍ四方×厚み０．５　ｍｍ　）をｌ・ラン
スファーモールド（成形条件二１５０°Ｃ×４分）し、
さらに１２０°Ｃ×１６時間の条件でアフターキュアー
することにより光半導体装置を得た（パッケージサイズ
：縦４．５ｍｍｘ横６．０　ｍｍ　ｘ厚み３ｍｍ）。こ
のよ・うにして得られた光半導体装置について、プレッ
シャークツカー保存試験（ＰＣＴ下）（１２１°ＣＸ２
気圧の条件下）でのリーク電流の変動を測定し、さらに
封止物の色相について調べた。その結果を下記の第２表
に示した。なお、測定方法を下記に示す。

＜ＰＣＴ後のリーク電流の変動測定〉 作製した光半導体装置をＰＣＴ条件下各２０４０．６０
．９０時間投入した後、常温および常温にて２時間放置
した。これを電圧］ＯＶで３０秒間印加させ、そのとき
のリーク電流値を測定した。

（余　　白　　） 上記第２表の結果から、実施例品は比較例品に比べて耐
湿信頼性、耐熱信頼性および透明性の全てに優れている
ことがわかる。

特許出願人　　日東電工株式会社 代理人　弁理士　西　藤　征　彦 手 続 十甫 正 書 （自発） 特 許 庁 長 官 殿 １゜ 羽生の耘 平成１年特許願第４３６４１号 ２、発明の名称 光半導体装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　大ｔｌｊｊｌ［末「ｎ型置１丁目１番２号名称　
　（３９６）日東電工株式会社 代表者　　鎌　　居　　五　　朗 ５、補正の対象 明細書 ６、補正の内容 （１）明細書第２頁第２行目、第３頁下から第２行目、
第６真下から第７行目、第８頁下から第３行目において
、それぞれｒ−（Ｉｌ＝ＣＨまたは」とあるをいずれも
ｒ　−Ｃ１ｌ　＝　（Ｉ＋。または」と訂正する。

（２）明細書第９頁第１３行目において、」 とあるを 手続補正書 （自発） １゜ 特 許庁長官　殿 １１牛の耘 平成１年特許願第４３６４１号 ２、発明の名称 光半導体装置 ３゜ 補正をする者 朋牛との関係　　特許出願人 住所　大阪府茨１責Ｉ丁目１番２号 名称　　（３９６）日東電工株式会社 代表者　　鎌　居　　五　　朗 と訂正する。

（３）明細書第１０頁第４行目において、「トリグリシ
ジルイソシアネート」とあるを「トリグリシジルイソシ
アネート」と訂正する。

５、補正の対象 明細書 ６゜ 補正の内容 明細書第１６頁第１表下の注意書き＊１において、 とあるを と訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含み、（Ｂ）成分の
   配合量がエポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．
   ６５〜０．８５当量の範囲に設定されているエポキシ樹
   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）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。 ▲数式、化学式、表等があります▼…（Ｉ） 式（Ｉ）において、Ｒ＿１はｌ個の活性水素を有する有
   機化合物残基であり、ｎ＿１、ｎ＿２……ｎ＿ｌは０ま
   たは１〜１００の整数であつてその和が１〜１００であ
   り、ｌは１〜１００の整数である。また、Ａは置換基を
   有する下記シクロヘキサン骨格 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｘは▲数式、化学式、表等があります▼、−
   ＣＨ＝ＣＨまたは−ＣＨ−（ＯＨ）−ＣＨ＿２−ＯＲ＿
   ｚであつて、Ｒ＿ｚは水素、アルキル基、カーボアルキ
   ル基またはカー アリール基のいずれか一つで、少なくとも一般式（Ｉ）
   の樹脂中に１個以上の▲数式、化学式、表等があります
   ▼を 含む）である。 （Ｂ）酸無水物系硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤。
2. （２）上記Ａ成分のエポキシ樹脂以外に、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
   、脂環式エポキシ樹脂、ビスフエノールＡ型ノボラック
   エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレートか
   らなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂が
   併用されてい請求項（１）記載の光半導体装置。
3. （３）下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含み、（成分の配合
   量がエポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．６５
   〜０．８５当量の範囲に設定されている光半導体封止用
   エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂。 ▲数式、化学式、表等があります▼…（Ｉ） 式（Ｉ）において、Ｒ＿１はｌ個の活性水素を有する有
   機化合物残基であり、ｎ＿１、ｎ＿２……ｎ＿ｌは０ま
   たは１〜１００の整数であつその和が１〜１００であり
   、ｌは１〜１００の整数である。また、Ａは置換基を有
   する 記シクロヘキサン骨格 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｘは▲数式、化学式、表等があります▼、−
   ＣＨ＝ＣＨまたは−ＣＨ−（ＯＨ）−ＣＨ＿２−ＯＲ＿
   ２であつて、Ｒ＿２は水素、アルキル基、カーボアルキ
   ル基またはカーボアリール基のいずれか一つで、少なく
   とも一般式（Ｉ）の樹脂中に１個以上の▲数式、化学式
   、表等があります▼を 含む）である。 （Ｂ）酸無水物系硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤。