JPH07288330A

JPH07288330A - 光半導体装置

Info

Publication number: JPH07288330A
Application number: JP6078516A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Harada; 忠昭原田; Shinjiro Uenishi; 伸二郎上西; Hirokatsu Kamiyama; 博克神山; Katsumi Shimada; 克実嶋田; Takahiko Maruhashi; 隆彦丸橋
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1995-10-31
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JP3623530B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高温および長時間放置の条件下においても、封
止樹脂部分の変色が防止されて光透過性に優れた光半導
体装置を提供する。【構成】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するエポキシ
樹脂組成物を用いて封止された光半導体素子である。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。（Ｄ）亜リン酸。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無色透明性に優れ、
かつ長期間高温で放置しても変色しない硬化物により樹
脂封止された光半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エポキシ樹脂は、電気特性，耐湿
性，耐熱特性等に優れた樹脂として知られ、一般に硬化
剤としてアミン系硬化剤および酸無水物系硬化剤を用い
たものが広く利用されている。

【０００３】しかし、アミン系硬化剤を使用したエポキ
シ樹脂組成物は、その硬化時もしくは硬化後の使用時
に、特に高温下に放置されたときに著しい変色が発生
し、前記特性の他に光透過率が良好であることが要求さ
れる発光素子や受光素子等の光半導体装置の封止材料と
しては適用できなかった。

【０００４】一方、酸無水物系硬化剤を使用したエポキ
シ樹脂組成物は、一般的に上記アミン系硬化剤系でみら
れる前述のような変色は生じず樹脂の基色（淡黄色）さ
えも消失した無色透明に近い成形品を得ることができ
る。したがって、上記アミン系硬化剤とは異なり光半導
体装置の封止材料としても充分適用可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エポキ
シ樹脂組成物を硬化させた成形品（１次硬化品）を完全
に硬化させるために高温でキユアー（２次硬化）した
り、または、封止された製品を高温下で長期間放置した
りすると変色し易いことから、様々な改善がなされてい
る。例えば、オクテン酸スズ等の有機酸金属塩を併用し
たり、有機ホスファイト類，ヒンダート類，アミン類，
有機イオウ系等の酸化防止剤を添加したり、またブルー
イング（淡い青色を着色し黄色の色調をかくす）を行っ
たりして多少の変色防止の改善は行われているが未だ充
分ではない。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、高温および長時間放置の条件下においても光
透過性に優れた光半導体装置の提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の光半導体装置は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）
成分を含有す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）エポキシ樹脂。（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。（Ｄ）亜リン酸。

【０００８】

【作用】すなわち、本発明者らは、無色透明で、長期間
放置しても変色しない封止樹脂を得るために一連の研究
を重ねた。そして、樹脂硬化体の変色防止を目的に様々
な添加剤を用いた結果、変色防止剤として、亜リン酸を
用いると、顕著な変色防止効果が得られ、無色透明な硬
化物が得られることを見出しこの発明に到達した。

【０００９】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【００１０】この発明に用いる光半導体封止用エポキシ
樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ成分）と、硬化剤（Ｂ
成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）と、亜リン酸（Ｄ成
分）を用いて得られるものであって、液状，粉末状もし
くはこの粉末状を打錠したタブレット状になっている。

【００１１】上記エポキシ樹脂（Ａ成分）としては、従
来公知のもので着色の少ないものであれば、特に制限す
るものではない。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，脂環式エポキシ樹脂，トリグ
リシジルイソシアネート，ヒダントイン等の含窒素環エ
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。上記各種エポキシ樹脂のなかでも、
より変色の少ない硬化物を得ることができるという点か
らビスフェノールＡ型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ樹
脂，ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が単独でもしくは
２種以上併せて好適に用いられる。特に、上記脂環式エ
ポキシ樹脂として、下記の一般式（１）で表されるもの
を用いることが好ましい。

【００１２】

【化１】

【００１３】上記酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）として
は、硬化時または硬化後に樹脂組成物の硬化物に変色度
合いの少ない酸無水物が好適であり、特に限定するもの
ではなく従来公知のものが用いられる。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，メチルヘキ
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
等があげられ、特に充分に精製され着色の少ないものが
好ましい。これら酸無水物は単独でもしくは２種以上併
せて用いられる。そして、封止作業性の点から、例え
ば、３−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチル
ヘキサヒドロ無水フタル酸それぞれ単独または両者の混
合物、ヘキサヒドロ無水フタル酸と、３−メチルヘキサ
ヒドロ無水フタル酸および４−メチルヘキサヒドロ無水
フタル酸の少なくとも一方との混合物が好ましい。

【００１４】そして、前記エポキシ樹脂（Ａ成分）と酸
無水物系硬化剤（Ｂ成分）の配合割合は、上記両者の当
量比（酸無水物当量）を０．６〜１．５の範囲に設定す
ることが好ましく、特に好ましくは０．８〜１．２であ
る。すなわち、当量比が上記範囲を外れると、製品の耐
湿・耐熱信頼性が低下したり、変色，黄変が発生する場
合があるからである。なお、上記酸無水物系硬化剤にお
ける当量比は、つぎのように設定される。すなわち、Ａ
成分中のエポキシ基１個に対して、酸無水物系硬化剤中
の酸無水物基が１個の場合を当量比（酸無水物当量）
１．０とする。そして、上記当量比が０．６〜１．５と
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１個に対して、酸無水
物系硬化剤中の酸無水物基の数が０．６〜１．５個であ
るという趣旨である。

【００１５】上記硬化促進剤（Ｃ成分）としては、第三
級アミン類、イミダゾール類、カルボン酸金属塩、アン
モニウム塩、リン化合物、１，８−ジアザ−ビシクロ
（５，４，０）ウンデセン−７およびその誘導体等があ
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。特に、透明性をより良くするという点から、リ
ン化合物を用いることが好ましい。上記硬化促進剤（Ｃ
成分）の使用量は、上記硬化剤（Ｂ成分）１００重量部
（以下「部」と略す）に対して０．０５〜７部の範囲に
設定することが好ましく、特に好ましくは０．１〜３部
である。すなわち、硬化促進剤（Ｃ成分）の使用量が
０．０５部未満では、ゲル化時間が長くなり硬化作業性
が著しく低下する恐れが生じる。また、逆に７部を超え
ると、硬化が急激に進み、その結果、硬化時の発熱が大
きくなって注型品にクラックが生じたり、変色したりす
る傾向がみられるからである。

【００１６】上記Ａ〜Ｃ成分とともに用いられる亜リン
酸（Ｄ成分）としては、特に限定するものではなく従来
公知のものが用いられる。また、下記の化学反応式に示
すように、リン系化合物を加水分解させることにより生
成される亜リン酸を用いることもできる。

【００１７】

【化２】

【００１８】上記亜リン酸（Ｄ成分）の含有量は、上記
エポキシ樹脂（Ａ成分）１００部に対して０．０５〜
４．０部の範囲に設定することが好ましく、より好まし
くは０．２〜２．０部である。すなわち、Ｄ成分の含有
量が０．０５部未満では充分な変色防止効果が得られ
ず、４．０部を超え多量に用いると得られるエポキシ樹
脂組成物の硬化物物性（ガラス転移温度，耐湿性，ヒー
トサイクル性）が低下する傾向がみられるからである。

【００１９】なお、この発明に用いる光半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物には、上記Ａ〜Ｄ成分以外に、必要に
応じて各種の染料，顔料等の着色剤を配合することがで
きる。上記着色剤としては、淡色のものを使用すれば着
色透明の硬化物の製造が可能となる。そして、上記以外
に、従来公知の充填剤，可塑剤，酸化防止剤，カップリ
ング剤，消泡剤等を配合することができ、この発明の効
果である光透過率の向上に悪影響を与えない割合で添加
することができる。

【００２０】この発明に用いる光半導体封止用エポキシ
樹脂組成物は、例えばつぎのようにして得られる。すな
わち、上記Ａ〜Ｄ成分および必要に応じて他の添加剤を
配合する。そして、加熱溶融し混合することにより得ら
れる。そして、これを室温に冷却した後、公知の手段に
よって粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程
により得られる。

【００２１】さらに、光半導体封止用エポキシ樹脂組成
物として液状物を提供する場合は、攪拌混合することに
より得られる。すなわち、例えは、エポキシ樹脂（Ａ成
分）を主体とするエポキシ樹脂主剤液と、酸無水物系硬
化剤（Ｂ成分）と硬化促進剤（Ｃ成分）および他の添加
剤を主体とする硬化剤液の二液を調製・準備し、これら
を攪拌混合することにより目的とする液状のエポキシ樹
脂組成物を得ることができる。

【００２２】このような光半導体封止用エポキシ樹脂組
成物を用いての光半導体素子の封止は、特に限定するも
のではなく、通常のトランスフアー成形，注型等の公知
のモールド方法により行うことができる。

【００２３】この発明に用いる光半導体封止用エポキシ
樹脂組成物は、通常行われる硬化条件によりその得られ
る硬化物の無色透明性において良好な結果が得られる。
そして、好適な硬化条件としては、８０〜１９０℃の温
度で数分間〜１日間であり、また１２０〜１９０℃で数
分間〜十数分間の短時間の硬化でも良好な結果が得られ
る。より好ましい硬化条件としては、１００〜１６０℃
の温度で数分間〜１日間である。

【００２４】このようにして得られる光半導体封止用エ
ポキシ樹脂組成物の硬化物は、無色または淡色で透明で
あって、例えば１００℃で１０００時間放置しても初期
の硬化物と同程度の無色または淡色で透明であるという
特性を維持することができる。

【００２５】なお、この発明において、無色または淡色
で透明であるとは、硬化物（厚み１ｍｍ）において、分
光光度計の測定の結果、波長４００ｎｍの光透過率が８
５％以上の場合を意味する。

【００２６】

【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Ａ〜Ｃ成分に加えて、変色防止効果に優れた亜
リン酸（Ｄ成分）を含有した光半導体封止用エポキシ樹
脂組成物を用いて光半導体素子を樹脂封止したものであ
る。このため、上記亜リン酸が優れた変色防止作用を示
し、エポキシ樹脂組成物の硬化物の変色が防止される。
したがって、光透過性に優れた硬化物に光半導体素子が
封止された光半導体装置が得られ、しかも、この優れた
光透過性が高温および長期間の放置でも低下することが
ない。

【００２７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２８】

【実施例１〜１４、比較例１〜６】まず、後記の表１〜
表３に示す酸無水物系硬化剤（４−メチルヘキサヒドロ
無水フタル酸），硬化促進剤，亜リン酸および必要に応
じて酸化防止剤を同表に示す割合に従って９０℃で加熱
溶解混合し、予め均一な硬化剤液を調製した。この硬化
剤液と、後記の表１〜表３に示す各種エポキシ樹脂成分
１００部とを混合して均一なエポキシ樹脂組成物を得
た。ついで、上記エポキシ樹脂組成物を、厚み１ｍｍの
硬化物が得られる金型に注型し、１２０℃で１６時間加
熱硬化することにより硬化物を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】このようにして得られた実施例および比較
例の硬化物について、まず変色しているか透明かどうか
を光透過率を測定して評価した。つぎに、この硬化物を
１００℃の条件下で１０００時間放置した後、同様にし
て変色しているか透明かどうかを上記と同様に光透過率
を測定して評価した。その結果を後記の表４および表５
に示す。なお、上記光透過率は、各硬化物（厚み１ｍ
ｍ）について、波長４００ｎｍにおける光透過率を分光
光度計（島津製作所社製，ＵＶ−３１０１ＰＣ）により
測定した。

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】上記表４および表５の結果から、比較例品
は光透過率が硬化直後はそれ程低下していないが、１０
０℃で１０００時間放置した後では光透過率が大きく低
下し変色してしまった。これに対して実施例品は、高温
下での長時間の放置にもかかわらず、光透過率が高く変
色せずに全て良好な結果が得られた。

【００３６】そして、上記実施例で調製したエポキシ樹
脂組成物を用いて光半導体素子を公知の方法（注型法）
でモールドした結果、全てにおいて光透過率の高い光半
導体装置が得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/31 33/00 Ｎ (72)発明者嶋田克実大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者丸橋隆彦大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するエ
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）エポキシ樹脂。（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。（Ｄ）亜リン酸。
【請求項２】下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有する光
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。（Ａ）エポキシ樹脂。（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。（Ｄ）亜リン酸。