JPH03172316A - 光透過性エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 - 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】 １叉よ立五朋立互 本発明は、ＬＥＤ等の光半導体装置封止用として好適に
用いられる光透過性エポキシ樹脂組成物及びこのエポキ
シ樹脂組成物で封止された光半導体装置に関する。

の　　　　び　　　が　　　しよ　　と　　る従来、光
半導体装置周辺材料の分野においては、酸無水物硬化タ
イプのエポキシ樹脂組成物が透明性に優れていることか
ら繁用されており、ＬＥＤなどの光半導体の封止に利用
されている。

この醗無水物硬化タイプのエポキシ樹脂組成物には、通
常、エポキシ樹脂として可視光の全波長域で高光透過率
を有するビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が使用されて
いるが、中でも耐熱性の高い硬化物を与えるエポキシ当
量の小さなビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好適に用
いられている。

しかし、エポキシ当量の小さいビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂は低粘度のものが多いため、酸無水物と混練し
ても高粘度のエポキシ樹脂組成物を得ることは難しく、
得られる組成物の溶融粘度は１５０℃で１０ポイズ以下
であることが多い。

このような低い溶融粘度のエポキシ樹脂組成物は。

作業性に優れ、キャスティングやポツテング等の注型成
形には適しているが、加圧成形を行なうことが困難であ
るという欠点がある。

即ち、加圧成形、例えばトランスファー成形は成形サイ
クルが短く、大量生産に適した成形法であり、現在の半
導体樹脂封止の主流となっている。

このトランスファー成形においては、エポキシ樹脂組成
物を固型化、すなわちタブレット化することが適当であ
り、良好な成形特性を得るために成形時の組成物の溶融
粘度は１５０℃で１０〜１００ボイズ程度の範囲である
必要がある。この場合、組成物の溶融粘度が１０ポイズ
以下であると、硬化物のボイド不良、金型からの樹脂も
れ、金型内のパリ発生による成形性の低下が起こり易く
、一方、溶融粘度が１００ボイズより高い場合にも金型
キャビティー内への未充填、フレームのアイランドのズ
レ、ボンディングワイヤの曲がり、断線などにより、や
はり成形性が悪いものである。

そこで、溶融粘度が１０ポイズ以下の酸無水物硬化タイ
プのエポキシ樹脂組成物は、加圧成形時の成形性を改善
するため、通常、混練後に室温〜１００℃の温度の雰囲
気下で一定時間放置することにより増粘させ、溶融粘度
を適当な範囲に調整した上で加圧成形を行なっている。

しかしながら、この方法では溶融粘度を狭い範囲でコン
トロールすることが難しく、また、組成物の保存性、更
には硬化後の硬化物の透明性が低下してしまうという欠
点がある。

なお、粘度調節のためにエポキシ当量の大きな高粘度の
エポキシ樹脂を使用すれば組成物の溶融粘度を高くする
ことはできるが、この場合は硬化物の橋かけ密度が低下
し、耐熱性（ガラス転移温度Ｔｇ）が低下してしまうと
いう問題がある。

更に、酸無水物硬化タイプのエポキシ樹脂組成物におい
ては、酸無水物が一般的に低粘度であるものの、昇華性
を有するものが多く、刺激臭により作業環境を悪化させ
るという欠点もある。

従って、作業性が良く、優れた耐熱性と成形性とを兼ね
備え、高光透過率で高品質な硬化物を与えるエポキシ樹
脂組成物の開発が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、作業環境を
悪化させることなく、耐熱性及び成形性に優れ、保存性
も良好であり、高い光透過率を有して透明性に優れた硬
化物を与え、光半導体装置の封止材として好適な光透過
性エポキシ樹脂組成物及びこの組成物で封止された光半
導体装置を提供することを目的とする。

課　を　　するための　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた
結果、１分子中に２個以上のエポキシ基と１個以上の水
酸基とを有するエポキシ樹脂を機態水物硬化剤と反応さ
せることにより得られるエステル化反応生成物を必須成
分として配合することにより、作業環境を悪化させるこ
となく、エポキシ当量が小さいエポキシ樹脂を使用して
も溶融粘度が１５０℃で１ｏポイズよりも大きい上、−
定温度で放置すると溶融粘度が徐々に上昇し、溶融粘度
のコントロールが可能で加圧成形にも適し、優れた耐熱
性を有すると共に、成形性にも優れ、保存性も良好であ
り、高光透過率で透明性に優れた硬化物を与え、光半導
体装置の封止用樹脂として好適な光透過性エポキシ樹脂
組成物が得られることを知見し、本発明をなすに至った
。

従って、本発明は、１分子中に２個以上のエポキシ基と
１個以上の水酸基とを有するエポキシ樹脂を酸無水物と
反応させることにより得られるエステル化反応生成物を
必須成分として配合してなることを特徴とする光透過性
エポキシ樹脂組成物及びこの組成物で封止された光半導
体装置を提供する。

以下、本発明につき更に詳述する。

本発明のエポキシ樹脂組成物に使用するエポキシ樹脂と
しては、１分子中に２個以上のエポキシ基と１個以上の
水酸基を有するものであれば特に制限されないが、中で
もビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好適である。

更に、本発明では、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の
中でもエポキシ当量が２００以下の液状タイプ、エポキ
シ当量が２００〜３００の半固形タイプ、エポキシ当量
が３００〜９００の固形タイプなどのエポキシ当量の比
較的小さなエポキシ樹脂が好ましく使用される。エポキ
シ当量が９００を越える高分子樹脂を用いると、エステ
ル化反応生成物の粘度が高くなり過ぎて組成物の作業性
が悪化し、耐熱性が下がる場合がある。

次に、本発明では硬化剤として酸無水物を使用する。

ここで、酸無水物としては、通常、エポキシ樹脂の硬化
に用いられるものであればいずれのものも使用できるが
、例えば無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メ
チルへキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタ
ル酸、無水メチルハイミック酸、メチルテトラヒドロ無
水フタル酸。

無水コハク酸、無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水フタ
ル酸のエチレングリコールエステルなどが好適に使用さ
れる。

なお、酸無水物は十分に精製され、着色が少ない（無色
乃至淡黄色）ものを使用することが好ましく、また、１
種を単独で使用しても２種以上を混合して使用してもよ
い。

本発明の光透過性エポキシ樹脂組成物には、上記の１分
子中に２個以上のエポキシ基と１個以上の水酸基を有す
るエポキシ樹脂と酸無水物とを反応させることにより得
られるエステル化反応生成物を必須成分として配合する
。

この場合、エポキシ樹脂と酸無水物とは、エポキシ樹脂
の分子中の水酸基１当量に対して酸無水物が０．５〜２
当量、特に０．８〜１当量となるように配合することが
好ましく、具体的にはエポキシ樹脂１００部（重量部、
以下同様）に対して酸無水物を１５〜６０部、特に２５
〜４０部配合することが好適である。酸無水物の配合割
合が０．５当量より小さいと、エステル化反応生成物が
変色して光透過性エポキシ樹脂組成物として適さなくな
る場合があり、２当量より多いと、エポキシ樹脂組成物
中のエステル化反応生成物の割合が低くなり、エステル
化反応生成物を配合する効果が十分少じない場合がある
。

なお、エポキシ樹脂と酸無水物とを反応させる際は、両
成分の全量を一度に反応させることができるが、場合に
よっては、予め一方の成分（エポキシ樹脂又は酸無水物
）の全量に他方の成分（酸無水物又はエポキシ樹脂）の
一部分量を加えて反応させた後、残りの成分を加えて配
合割合を上記範囲に調整してもよい。

また、エポキシ樹脂と酸無水物との反応は温度５０〜２
００℃、特に８０〜１５０℃、時間３０分以上、特に１
〜３時間の条件で行なうことが望ましいが、更に、この
ような反応条件下で溶剤を用いて共沸脱水を行ないなが
ら反応させることがより好ましい。即ち、リフラックス
コンデンサー温度計、撹拌機を具備したフラスコ中にエ
ポキシ樹脂及び酸無水物の所要量を入れ、トルエン、ア
セトン等の有機溶剤と共に上記反応条件で共沸脱水を行
ない、エステル化反応を進めることが望ましい。

なお、このようなエステル化反応を行なうことにより酸
無水物による刺激臭の発生を軽減することができる。

エステル化反応終了後は、溶剤を減圧下に留去すること
により、目的とするエステル化反応生成物を得ることが
できる。

本発明組成物には、上記成分に加え、必要に応じて硬化
促進剤を常用範囲で加えることができる。

硬化促進剤としては、例えば２−メチルイミダゾール、
２−フェニルイミダゾール、４−エチル−２−メチルイ
ミダゾール、４−メチル−２−エチルイミダゾールなど
のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン、トリ
シクロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィン、メ
チルジフェニルホスフィンなどの有機ホスフィン化合物
、１．８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン
−７又はそのフェノール塩、２−エチルヘキサン塩、オ
レイン酸塩、酸性炭酸塩などが挙げられる。

本発明組成物には、更に変色防止剤を加えることが好ま
しい、変色防止剤としては、例えばトリフェニルホスフ
ァイト、トリデシルホスファイト。

ジフェニルモノデシルホスファイトなどの還元性有機ホ
スファイト化合物のほか、９．１０−ジヒドロ−９−オ
キサ−１０−ホスファフエナンスレシー１０−オキサイ
ド、１０−デシロキシ−９゜１０−ジヒドロ−９−オキ
サ−１０−ホスファフェナンスレン、更に２，６−ジー
ｔ−ブチル−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、２，４
．６−ドリシクロヘキシルフエノール、２，４．６−ド
リベンジルフエノールなどのヒンダードフェノール化合
物が挙げられる。なお、配合量は通常量とすることがで
きる。

また、本発明組成物には、更に目的、用途などに応じて
必要により各種の添加剤、例えばシランカップリング剤
、ワックス類、ステアリン酸などの脂肪酸及びその金属
塩なとの離型剤、染料、その他の添加剤を配合すること
は差し支えない。

なお、上記シランカップリング剤としては、特に本発明
組成物に疎水性や密着性を付与するため。

下記式 ％式％） ） ） ） ） ） などのシランカップリング剤の１種を単独で又は２種以
上を併用して配合することが望ましい。

また、シランカップリング剤の配合量は別に制限されな
いが、組成物１００部に対して０゜５〜２部、特に０．
８〜１．２部とすることが好適であ机 本発明組成物を製造する場合は、上述した成分の所定量
を均一に撹拌、混合し、予め７ｏ〜９５℃に加熱しであ
るニーダ−、ロール、エクストルーダーなどで混線、冷
却し、粉砕するなどの方法で得ることができる。なお、
成分の配合順序に特に制限はない。

套１４り１果 本発明の光透過性エポキシ樹脂組成物は、耐熱性が高い
上、成形性に優れ、保存性も良好であり、透明性に優れ
た高品質の硬化物を与え、しかも作業性も良好であり、
光半導体の封止用樹脂として好適に利用することができ
る。

〈実施例、比較例〉 以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
、なお、以下の例において部はいずれも重量部である。

〔実施例１〕 第１表に示すようにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂−
■　（エピコート１００１．エポキシ当量４５０、固形
、油化シェルエポキシ社製）１００部とへキサヒドロ無
水フタルｒＩ＆（リカジッドＨＨ。

分子量１５４．新日本理化社製）３４．２部をトルエン
３００部を溶剤として共沸脱水を行ない、その後、減圧
下で溶剤を留去し、エステル化反応生成物−■を得た。

次に、第２表に示すように上記のエステル化反応生成物
−１，２−フェニルイミダゾール、亜りん酸トリフェニ
ル、シランカップリング剤ＫＢＭ４０３（信越化学工業
社製）の所要量を混合したところ、室温で液状のエポキ
シ樹脂組成物が得られた。

〔実施例２〕 第１表に示すようにビスフェノールＡ型エポキシ４１１
１ｔａ−ｎ（エピコート１０５５．エポキシ当量８５０
、固形、油化シェルエポキシ社１１）１００部とへキサ
ヒドロ無水フタル＃（同上）４３．５部を使用して実施
例１と同様にエステル化反応生成物−■を得た。

次に、この反応生成物にビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂−１７４，２部を加えて組成をエポキシ樹脂／酸無水
物硬化剤が１７１当量となるように合わせ、第２表に示
すように各成分を配合したところ、室温で液状のエポキ
シ樹脂組成物が得られた。

〔実施例３〕 第１表に示すようにビスフェノールＡ型エポキシ樹脂−
■（エピコート１００１．エポキシ当量４５０、固形、
油化シェルエポキシ社製）１００部とへキサヒドロ無水
フタル酸（同上）３１．２部を使用して実施例１と同様
にエステル化反応生成物−■を得た。

次に、このエステル化反応生成物−■にヘキサヒドロ無
水フタル酸７．３部を加えて組成を実施例２と同様にな
るように合わせ、第２表に示すように各成分を配合した
ところ、室温で液状のエポキシ樹脂組成物が得られた。

〔比較例１〜３〕 エステル化反応生成物を使用しない以外は実施例１〜３
と同様にして、第２表に示すように各成分を配合したと
ころ、室温で液状のエポキシ樹脂組成物（比較例１，３
）及び固形状のエポキシ樹脂組成物（比較例２）が得ら
れた。

得られたエポキシ樹脂組成物について、下記の試験を行
なった。結果を第２表に併記する。

膨　　　　ガラス　　゛ １５０℃、　２０ｋｇ／ａＪ、成形時間７分の条件で５
Ｘ５Ｘ１５ｍｍの試験片を成形し、１５０℃で４時間ポ
ストキュアーしたものについて、デイラドメーター（真
空理工社製）により毎分５℃の速さで昇温させて測定し
た。

−り旦没ユ」Ｕ創屹爽 硬化促進剤を配合しない組成物をコーンプレート粘度計
（アディックス社製）を用い、１５０℃において粘度を
測定した。

双肛血 １５０℃、　２０ｋｇ／ａＩ、成形時間７分で５０ｎｗ
ｎφＸ３ｍｍの試験片を成形し、試験片中のボイドの有
無を観察した。

Ｏ：ボイドなし △：ボイド少し発生 Ｘ：ボイド多く発生 光盈造主 １０Ｘ５０Ｘ１＋ｍ＋の試験片を１５０℃×７分で成形
し、１５０℃で４時間ポストキュアーしたものについて
、吸光光度計（日立製作所社製）を用いて７００部ｍの
光透過率を測定した。

シェルフライフ エポキシ樹脂組成物を１０℃で保存し、溶融粘度が初期
の溶融粘度の２倍となるまでの期間をシェルフライフと
して測定した。

第　　１　　表 第２表の結果より、エステル化反応生成物を配合しない
比較例１，３の液状のエポキシ樹脂組成物は、硬化物の
透明性は良好であるがシェルフライフが短く、しかも、
溶融粘度が低いため成形性が悪いものであった。また、
比較例２の室温で固形のエポキシ樹脂組成物は、シェル
フライフは良好であるものの、やはり溶融粘度が低いた
めに成形性が悪いものであった。

これらに対し、本発明のエポキシ樹脂組成物は、耐熱性
に優れている上、溶融粘度が高く、かつ、透明性が低下
することなく溶融粘度を加圧成形により適した範囲まで
上げることも可能であり、成形性の改善が認められた。

また、成熟時に見られたシェルフライフの低下がなく、
室温で液状の組成物を固形化することができ、保存性に
ついても維持又は改善が認められた。更に、作業環境の
悪化も認められなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１分子中に２個以上のエポキシ基と１個以上の水酸
   基とを有するエポキシ樹脂を酸無水物と反応させること
   により得られるエステル化反応生成物を必須成分として
   配合してなることを特徴とする光透過性エポキシ樹脂組
   成物。 ２、請求項１記載の組成物で封止された光半導体装置。