JPH07247339A - 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物を用いた光半導体装置 - Google Patents

光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物を用いた光半導体装置

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JPH07247339A
JPH07247339A JP3964294A JP3964294A JPH07247339A JP H07247339 A JPH07247339 A JP H07247339A JP 3964294 A JP3964294 A JP 3964294A JP 3964294 A JP3964294 A JP 3964294A JP H07247339 A JPH07247339 A JP H07247339A
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JP
Japan
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epoxy resin
bisphenol
resin composition
photosemiconductor
optical semiconductor
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JP3964294A
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English (en)
Inventor
Masahiko Kosaka
正彦 小坂
Satoru Tsuchida
悟 土田
Kozo Hirokawa
孝三 広川
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明性、耐熱性、耐湿信頼性、耐熱衝撃信頼
性に優れた光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物、及
びそれを用いた光半導体装置を提供する。 【構成】 エポキシ樹脂、ビスフェノール系ノボラック
樹脂硬化剤、硬化促進剤を含有してなる光半導体封止用
エポキシ樹脂組成物において、分子内に立体障害を持つ
エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂を用いる。特に、硬化
剤にはビスフェノール系ノボラック樹脂を用い、さらに
分子内に立体障害を持つエポキシ樹脂としては、臭素化
エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレンジグリシジル
エーテル等を用いる。これにより、図1に示すように、
実施例1〜3は、比較例1,2と光透過率をほぼ同じに
保った状態で、架橋密度や、成形収縮、熱膨脹率を低減
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐湿信頼性並びに耐熱
衝撃信頼性に優れた光半導体装置に適する光半導体素子
封止用エポキシ樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物
を用いた光半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】発光素子、受光素子などの光半導体素子
の封止材料として、透明性、耐熱性、電気特性などに優
れるという観点から、一般にエポキシ樹脂組成物が使用
されている。この際、硬化剤としては透明性、成形性に
優れることから酸無水物が多用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、硬化剤
として酸無水物を使用した場合、硬化体の耐湿性、耐熱
衝撃性が不十分であった。一方ビスフェノール系ノボラ
ック樹脂を使用した場合、酸無水物硬化系と比較して耐
湿性、耐熱衝撃性が改善されるものの、実用可能なレベ
ルではなかった。
【0004】このような問題に対して、特開昭62−1
28161号公報あるいは特開平3−24255号公報
に開示されているようなポリブダジエン樹脂やシリコー
ン樹脂による変性により硬化体を低応力化し、耐熱衝撃
性を向上する方法が提案されているが、この方法の場合
には、これらの変性により硬化体の着色による光透過率
の低下や、耐熱性の低下、光学ムラの発生等や高コスト
等の問題があった。
【0005】そこで、本発明は、このような問題に着目
してなされたもので、透明性、耐熱性、耐湿信頼性、耐
熱衝撃信頼性に優れた光半導体素子封止用エポキシ樹脂
組成物、及び該エポキシ樹脂組成物を用いた光半導体装
置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するためになされたものであり、その構成は、エポキ
シ樹脂、ビスフェノール系ノボラック樹脂硬化剤、硬化
促進剤を含有してなる光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物において、上記エポキシ樹脂が、分子内に立体障害を
持つエポキシ樹脂を含むことを特徴とする。
【0007】すなわち本発明者らは、上記の目的を達成
するため鋭意研究を重ねる中で、硬化体の内部応力が、
エポキシ樹脂組成物の熱硬化による成形収縮や、硬化体
の熱膨脹率が大きいために発生し、これらを低下させる
ことが内部応力の低減に有効であるという着想のもと、
硬化体の架橋密度の低減による成形収縮、熱膨脹率の低
下ついて検討を行った。その結果、硬化剤にビスフェノ
ール系ノボラック樹脂を用い、さらに臭素化エポキシ樹
脂、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル等
分子内に立体障害を持つエポキシ樹脂を用いることによ
り、耐熱性を低下することなく架橋密度を低減でき、成
形収縮、熱膨脹率を低下できることを見い出し、本発明
に到達した。
【0008】本発明に使用されるエポキシ樹脂として
は、特に制限されないが硬化体の光学特性を考慮して着
色の少ないものが好ましい。たとえばビスフェノールA
型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール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、ビスフェノールA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
ソシアヌレート等の含複素環エポキシ樹脂等が挙げら
れ、単独でもしくは併せて用いられる。
【0009】また、分子内に立体障害を持つエポキシ樹
脂としては、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ
樹脂等の臭素化エポキシ樹脂やビスフェノールフルオレ
ンジグリシジルエーテル等が挙げられ、単独あるいは併
せて用いられる。その使用量は、エポキシ樹脂全体に対
して10〜70重量%(以下「%」と略す)、好ましく
は20〜50%にする必要がある。使用量が10%未満
であると成形収縮、熱膨脹率低下の効果が少なく、また
70%を越えると硬化物の着色による光透過率の低下
や、機械的強度の低下等を招くためである。
【0010】本発明に使用されるビスフェノール系ノボ
ラック樹脂としては、ビスフェノールAノボラック樹
脂、水添ビスフェノールAノボラック樹脂、ビスフェノ
ールFノボラック樹脂、ビスフェノールAFノボラック
樹脂、ビスフェノールZノボラック樹脂、ビスフェノー
ルCノボラック樹脂、ビスフェノールフルオレンノボラ
ック樹脂、ビフェノールノボラック樹脂等が挙げられ、
単独であるいは併せて用いられる。
【0011】エポキシ樹脂とビスフェノール系ノボラッ
ク樹脂の配合割合は、エポキシ基1.0当量に対してフ
ェノール性水酸基が0.6〜2.0当量、好ましくは
0.8〜1.2当量になるようにするのが好ましい。こ
の範囲を越えた場合、反応が不十分となり硬化体の物性
が低下するためである。
【0012】本発明に使用される硬化促進剤としては、
従来公知のものでよく、たとえばイミダゾール類、DB
Uおよびその塩、三級アミン、四級アンモニウム塩、四
級ホスホニウム塩等が挙げられる。その使用量は、エポ
キシ樹脂とビスフェノール系ノボラック樹脂との合計量
に対して、0.05〜10%、より好ましくは0.1〜
5%にすればよい。
【0013】また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、
上記各成分以外に必要に応じて離型剤、カップリング
剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収
剤、赤外線吸収剤、変性剤、充填材等の従来公知の添加
剤が用いられる。
【0014】
【作用】本発明では、エポキシ樹脂、ビスフェノール系
ノボラック樹脂硬化剤、硬化促進剤を含有してなる光半
導体封止用エポキシ樹脂組成物において、分子内に立体
障害を持つエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂を用いたた
め、耐熱性を低下することなく架橋密度が低減され、成
形収縮、熱膨脹率が低下する。
【0015】その際、分子内に立体障害を持つエポキシ
樹脂としては、例えばテトラブロモビスフェノールA型
エポキシ樹脂等の臭素化エポキシ樹脂やビスフェノール
フルオレンジグシジルエーテル等が単独あるいは併せて
用いるようにする。
【0016】
【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。以下、実
施例1〜3における試験法を下記に示す。 (1)ガラス転移温度、熱膨脹係数 直径2mm、長さ20mmの成形品についてTMA(理
学社製TMA−8140型)を用い、5℃/分で昇温し
た時の成形品の伸び率が急変する温度をガラス転移温度
とした。また熱膨脹張係数はTMAチャートより算出し
た。 (2)成形収縮率 幅12.5mm、長さ127.0mm、厚さ6.0mm
の金型により成形し、二次硬化後の成形品の長さをマイ
クロメータにより測定し、測定値より算出した。 (3)架橋密度 底辺2mm×2mm、高さ20mmの成形品について、
DVE(レオロジ社製DVE−V4型)を用い、3℃/
分で昇温した時の動的粘弾性を測定し、測定値より算出
した。 (4)耐湿信頼性試験 上記エポキシ樹脂組成物で封止した評価用IC(外形寸
法:20×6.3×2.3mm、ピン数:16)をプレ
ッシャークッカ試験(PCT、121℃/85%)処理
後導通試験を行い、断線したものを不良品とした。 (5)耐熱衝撃信頼性試験 上記(3)と同様の評価用ICをヒートサイクル(−4
0℃〜125℃、各30分)処理後導通試験を行い、断
線したものを不良品とした。 (6)光透過率 分光光度計(日立製U−2000型)を使用し、厚さ2
mmの成形品について波長600nmにおける光透過率
を測定した。 (7)実施例の1〜3、および比較例1,2の製造 実施例1〜3、および比較例1,2は、次表1に従って
各原料を配合し、80〜90℃の熱ロールにて10〜1
5分間混練後、冷却粉砕し、目的とする粉末状のエポキ
ジ樹脂組成物を得た。
【0017】次にこれらの樹脂組成物を各種試験用金型
を用いて成形温度150℃でトランスファ成形(成形時
間1〜3分)し、さらに170℃で3時間アフタキュア
した。その結果、得られた各種成形品の特性結果も表1
に併せて示す。
【0018】
【表1】
【0019】*1:三井石油化学社製 *2:日産化学
社製 *3:旭化成社製 臭素化エポキシ樹脂 *4:
新日鉄化学社製 ビスフェノールフルオレンジグリシジ
ルエーテル *5:ビスフェノールAノボラック樹脂
*6:新日本理化社製 酸無水物 *7:大日本化学社
製 酸無水物 *8:四国化成社製 イミダゾール 従って、この試験結果からは、表1に示すように、実施
例1〜3が比較例1〜2と光透過率をほぼ同じ状態に保
持した状態で、耐熱性に優れ、架橋密度や、成形収縮、
熱膨脹率を低下できたことがわかる。また、図1および
図2に、以上の実施例及び比較例によって得られたエポ
キシ樹脂組成物により封止された評価用ICを用いて、
PCT試験およびヒートサイクル試験した場合の断線不
良発生経過をそれぞれ示す。
【0020】PCT試験の結果からは、図1に示すよう
に、PCT放置時間が同一の場合には、実施例1〜3の
ほうが、比較例1,2より、不良発生率が断然低いとい
う結果が得られた。
【0021】また、ヒートサイクル試験の結果からは、
図2に示すように、ヒートサイクル回数が同一の場合に
は、実施例1〜3のほうが、比較例1,2より、不良発
生率が断然低いという結果が得られた。
【0022】従って、本実施例によれば、表1から明ら
かなように、光透過性を劣化することなく、耐熱性に優
れ、架橋密度や、成形収縮、熱膨脹率が小さな光半導体
封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができる。
【0023】また、このような光半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を封止材として光半導体装置を製造すれば、
光透過性を劣化することとなく、図1および図2に示す
ように、耐湿信頼性、耐熱衝撃信頼性に優れた光半導体
装置を提供することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エポキシ樹脂、ビスフェノール系ノボラック樹脂硬化
剤、硬化促進剤を含有してなる光半導体封止用エポキシ
樹脂組成物において、分子内に立体障害を持つエポキシ
樹脂を含むエポキシ樹脂を用いたため、光透過性を劣化
することなく、耐熱性に優れ、架橋密度や、成形収縮、
熱膨脹率の小さな光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を
得ることができる。
【0025】また、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光半導体装置を製造すれば、耐湿信
頼性、耐熱衝撃信頼性に優れた光半導体装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例および比較例のPCT試験の結果を示す
説明図。
【図2】実施例および比較例のヒートサイクル試験の結
果を示す説明図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂、ビスフェノール系ノボラ
    ック樹脂硬化剤、硬化促進剤を含有してなる光半導体封
    止用エポキシ樹脂組成物において、 上記エポキシ樹脂が、分子内に立体障害を持つエポキシ
    樹脂を含む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。
  2. 【請求項2】 分子内に立体障害を持つエポキシ樹脂
    が、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂及び
    /またはビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテ
    ルであることを特徴とする請求項1記載の光半導体素子
    封止用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の光半導体
    素子封止用エポキシ樹脂組成物を封止材として用いたこ
    とを特徴とする光半導体装置。
JP3964294A 1994-03-10 1994-03-10 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物、及び該エポキシ樹脂組成物を用いた光半導体装置 Pending JPH07247339A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008274000A (ja) * 2007-04-06 2008-11-13 Osaka Gas Co Ltd 熱硬化性樹脂組成物およびその硬化物
US7604754B2 (en) * 2006-11-17 2009-10-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Resistor compositions for electronic circuitry applications
US7745516B2 (en) * 2005-10-12 2010-06-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Composition of polyimide and sterically-hindered hydrophobic epoxy
KR20150101932A (ko) 2014-02-27 2015-09-04 신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤 플루오렌 골격 함유 에폭시 수지의 제조 방법, 에폭시 수지 조성물, 및 경화물

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