JPH0873703A

JPH0873703A - エポキシ樹脂組成物及び該組成物を用いて製造した光半導体装置

Info

Publication number: JPH0873703A
Application number: JP6208526A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tsuchida; 悟土田; Masahiko Kosaka; 正彦小坂; Kozo Hirokawa; 孝三広川; Yasuaki Nakamura; 泰章中村
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】金型表面に持続性に優れた離型性を有する皮
膜を形成するエポキシ樹脂組成物、及び該組成物で表面
処理した金型を用いて、ダミーショットを不要とし、ま
た連続ショット数が大幅に向上した安価な光半導体装置
を提供する。【構成】成分として（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化
剤、(Ｃ)硬化促進剤、（Ｄ）低分子量ポリオレフィンワ
ックス、（Ｅ）モース硬度が７以下の無機質及び／又は
有機質の充填剤を含有してなるエポキシ樹脂組成物並び
に該エポキシ樹脂組成物により表面処理した金型を用い
て封止した光半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光半導体素子を封止す
るためのトランスファモールド用金型表面に離型性の皮
膜を形成するためのエポキシ樹脂組成物及び該組成物に
より表面処理された金型を用いて製造した光半導体装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発光素子、受光素子等の光半導体素子の
封止材料として、透明性、耐熱性、接着性、電気特性等
に優れるという観点から、一般に酸無水物硬化エポキシ
樹脂系の封止材料が使用されている。この封止材料に
は、金型からの離型性を改善する目的で内部離型剤が添
加されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この封
止材料は透明性が重視されるため、内部離型剤としては
樹脂と相溶性を有する（離型効果の乏しい）ものに限定
されており、また、添加量も少量に抑えられている。こ
のため、トランスファモールドを行った場合、成形品の
金型からの離型が不十分であり、成形作業性や成形歩留
が著しく劣った。これを改善するため、一般的には、あ
らかじめ金型にシリコーン系離型剤や弗素系離型剤のよ
うな外部離型剤を吹き付け、成形品の金型からの離型性
を向上させている。

【０００４】上記の対策は、トランスファモールドのシ
ョット数が少ないうち(２〜３ショット)は効果的である
が、、ショット数の増加に伴い離型性が急激に悪化す
る。このため、トランスファモールド作業中、頻繁に離
型剤を金型に吹き付ける作業を繰り返す必要があった。
また、この場合は離型剤を金型に噴射した後に、ダミー
材料を１〜２回モールドして金型の汚れを除去してから
製品をモールドする必要があり、コスト的にも連続生産
を行う上でも大きな問題となっていた。本発明は上記の
課題を解決するためになされたものであり、その目的
は、金型表面に持続性に優れた離型性を有する皮膜を形
成するエポキシ樹脂組成物を提供することと、この金型
を用いることにより、ダミーショットを不要とし、また
連続ショット数を大幅に向上させて安価な光半導体装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねる中で、種々の離型剤
（滑材）について検討を加えた。その結果、エポキシ樹
脂組成物と相溶性を有する離型剤を離型付与剤に用いた
場合には、離型性は殆ど発現しないことを確認した。一
方、エポキシ樹脂組成物と完全に非相溶な離型剤を用い
た場合も、離型付与性が殆ど発現されないという知見を
得た。そこで本発明者らは、エポキシ樹脂組成物と準相
溶性を示す離型剤について研究を進めた。その結果、特
定の低分子量ポリオレフィンワックスを用いることによ
り、金型に優れた離型性及び離型持続性を付与出来るこ
とを見い出し、本発明に到達したものである。

【０００６】本発明は、成分として（Ａ）エポキシ樹
脂、（Ｂ）硬化剤、(Ｃ)硬化促進剤、（Ｄ）低分子量ポ
リオレフィンワックス、（Ｅ）モース硬度が７以下の無
機質及び／又は有機質の充填剤を含有してなるエポキシ
樹脂組成物並びに該エポキシ樹脂組成物により表面処理
した金型を用いて封止した光半導体装置に関する。

【０００７】上記の（Ａ）成分とな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を有するもの
で、エポキシ樹脂成形材料として使用されているもので
あれば制限はなく、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を代表
とするフェノール類とアルデヒド類のノボラック樹脂を
エポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノー
ルＦ、スフェノールＳ等をジグリシジルエーテル、フタ
ル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの
反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹
脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポ
リアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグ
リシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢
酸等の過酸により酸化して得られる線状脂肪族エポキシ
樹脂、脂環式エポキシ樹脂のようなものがあり、これら
を適宜何種類でも併用することが出来る。

【０００８】（Ｂ）成分である硬化剤は、エポキシ樹脂
と硬化反応を示すものであれば特に制限されず、公知の
硬化剤が使用されるが、トランスファ成形性を考慮する
と、フェノール樹脂又は酸無水物が好ましい。このう
ち、酸無水物はモノマであるためトランスファ成形時に
一部が蒸発して金型に付着するため、離型付与剤として
の硬化剤はフェノール樹脂がより好ましい。このフェノ
ール樹脂としては、フェノール、クレゾール、キシレノ
ール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ等の
フェノール類とホルムアルデヒドとを酸性触媒下で縮合
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂があ
り、これらは単独で用いることも出来るし、また２種以
上を併用してもよい。該（Ａ）成分と（Ｂ）成分との配
合量は、（Ａ）成分中のエポキシ基の数と（Ｂ）成分中
の水酸基の数との比が０．７〜１．３になるように配合
することが好ましい。

【０００９】本発明で用いる（Ｃ）成分である硬化促進
剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進するも
のであり、この硬化促進剤としては、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、ベンジルジメチルアミン、トリエタ
ノールアミン、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノ
ール等の三級アミン、２−メチルイミダゾール、２−フ
ェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダ
ゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾー
ル類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフ
ィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン
等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテ
トラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラ
フェニルボレート、２−エチル−４メチルイミダゾール
テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩な
どが挙げられる。これらの硬化促進剤は、単独で使用し
てもよいし、２種以上を併用してもよい。硬化促進剤の
配合量は（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分の硬化
剤との合計量に対し０．１〜５重量％がよい。

【００１０】本発明において、（Ｄ）の低分子量ポリオ
レフィンワックスは離型皮膜の主成分となるものであ
る。ポリオレフィンワックスとしては種々のものが知ら
れており、例えばポリエチレンワックスやポリプロピレ
ンワックスが挙げられるが、これらのワックス類はエポ
キシ樹脂組成物に非相溶であるため、離型付与性が乏し
い。本発明におけるポリオレフィンワックスはエポキシ
樹脂組成物と準相溶性を示す必要があるため、例えば、
分子構造内にエポキシ基と反応性を有する官能基が導入
される。官能基としてはＣＯＯＨ基、ＯＨ基等が好適で
あり、ポリオレフィンワックスにポリエチレンやポリプ
ロピレンを用いた場合には、空気或いはオゾンによる酸
化により上記の官能基を導入することが出来る。また、
上記の官能基をグラフト重合により導入して、酸化型ポ
リエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックスを
得ることも可能である。そして、これら酸化型ポリオレ
フィンワックスは酸価が５〜３０の範囲のものが好まし
く用いられる。

【００１１】また、本発明で用いる低分子量ポリオレフ
ィンワックスの分子量は、１０００〜１００００の範囲
にあるのが好ましい。分子量が小さいとエポキシ樹脂組
成物との相溶性が高まるために離型付与性が低下し、逆
に分子量が大きすぎるとエポキシ樹脂組成物への均一分
散性が悪化し、離型付与性が低下するためである。該
（Ｄ）成分の低分子量ポリオレフィンワックスの配合量
は、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分の合計量の５〜５０重量％
の範囲にするのが好ましい。配合量が少ないと離型性、
離型持続性が殆ど発現されず、本発明の目的が達成され
ない。逆に配合量が多過ぎると、タブレット成形化が困
難になると共にトランスファ成形性も悪化するからであ
る。

【００１２】このような低分子量ポリオレフィンとして
は例えばハイワックス４０５１Ｅ、４０５２Ｅ、４２０
２Ｅ、１１０５Ａ、２２０３Ａ（以上三井石油化学工業
社製酸化型ポリエチレンワックス）サンワックスＥ−３
１０、Ｅ−３３０、Ｅ−２５０Ｐ（以上三井化成工業社
製酸化型ポリエチレンワックス）、ユーメックス１１０
ＴＳ（三井化成工業社製酸化型ポリプロピレンワック
ス）、ＰＥＤ−１９１、ＰＥＤ−５２１、ＰＥＤ−１２
１、ＰＥＤ−１５３、ＰＥＤ−２６１、ＰＥＤ−５２
２、ＰＥＤ−１３６（以上ヘキスト社製酸化型ポリエチ
レンワックス）等が挙げられ、これらは単独で用いても
良いし、二種類以上を併用しても良い。これら低分子量
ポリオレフィンワックスの配合方法は、あらかじめエポ
キシ樹脂と加熱混融して分散させても良いし、組成物の
混合時又は混練時に直接添加して使用してもよい。ま
た、このようにして製造された離型付与剤に上記低分子
量ポリオレフィンワックスを少量（全重量の５重量％以
下）ドライブレンドで添加することも本発明に含まれ
る。

【００１３】（Ｅ）成分の充填剤は、本発明の離型付与
剤がトランスファ成形した際に発生する薄バリ（ワック
ス成分）を抑制し、且つ硬化体の機械的強度を確保する
ために用いられる。充填剤の粒径は特に限定されない
が、平均粒径で１〜５０μｍのものが好ましく、充填剤
として無機質充填剤を使用する場合は、その硬度がモー
ス硬度で７以下のものを用いる必要がある。好ましくは
モース硬度５以下のものがよい。モース硬度が７を越え
ると金型にキズや摩耗を生じ易くなるためである。ま
た、充填剤の形状は制限されないが、球形が好ましい。
この無機質充填剤としては、シリカ、炭酸カルシウム、
タルク、二硫化モリブデン、カオリナイト、炭酸マグネ
シウム、弗化カルシウム、マグネタイト等が挙げられ、
これらを単独で使用してもよいし、２種以上を併用して
もよい。

【００１４】有機質充填剤としては熱可塑型、熱硬化型
の何れのタイプのものでもよいが、トランスファ成形時
の形状保持性を考慮すると熱可塑型（架橋タイプ）のも
のが好ましい。この有機質充填剤の例としては、架橋ア
クリル樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、シリコーン樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾ
グァナミン樹脂等が挙げられる。これらを単独で使用し
てもよいし、併用してもよい。更に、上記の無機質充填
剤と有機質充填剤とを併用してもよい。また、本発明の
離型付与剤には通常の電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料に用いられる各種添加剤（カップリング剤、離型
剤、着色剤等）を配合することが出来る。更に上記低分
子量ポリオレフィンワックスの熱酸化劣化を防止する目
的で酸化防止剤を配合してもよい。この酸化防止剤は公
知のものでよく、例えば有機リン化合物、チオエーテル
化合物、ヒンダードフェノール化合物等が挙げられる。
また、離型持続性を改善する目的でシリコーンオイル、
弗素オイル等の潤滑油を配合してもよい。

【００１５】上記のエポキシ樹脂組成物を光半導体素子
封止用の金型でトランスファ成形して該金型の表面にエ
ポキシ樹脂組成物を付着させ、この表面処理した金型を
用いて光半導体素子を封止して光半導体装置を得る。

【００１６】

【実施例】次に実施例を説明するが、本発明はこの実施
例に限定されるものではない。原材料は次のものを使用
した。（Ａ）成分として東都化成社製オルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂ＹＤＣＮ−７０４、（Ｂ）成
分として日立化成工業社製フェノール樹脂ＨＰ−８５０
Ｎ、（Ｃ）成分として北興化学社製トリフェニルホスフ
ィンＰ−１００、（Ｄ）成分として三洋化成社製酸化型
ポリエチレンワックスＥ２５０Ｐ（分子量２０００、酸
価２０）、同社製酸化型ポリプロピレンワックス１１０
ＴＳ（分子量３５００、酸価７）及び同社製非酸化型ポ
リエチレンワックス１５１−Ｐ（分子量２０００）、
（Ｅ）成分として白石カルシウム社製炭酸カルシウムの
ホワイトンＢ（平均粒径３．６μｍ、モース硬度４）及
び住友化学工業社製架橋ポリスチレンのファインパール
（平均粒径１５μｍ）である。

【００１７】上記の原材料を表１に示す重量部で配合
し、押し出し機（バレル温度８０℃）にて混練後、冷却
粉砕し、目的とする粉末状の離型付与剤を得た。

【００１８】

【表１】

【００１９】これらの離型付与剤をトランスファ成形金
型（バリ長さ測定用）を用い、成形温度１５０℃、成形
時間３分間、成形圧力７ＭＰａの条件で成形し、厚さが
３０μｍ以上のバリ長さを測定した。また、上記の各種
離型付与剤をトランスファ成形金型（寸法mmが１２８×
１２．７×４ｔ、４個取り）を用い、温度１５０℃、時
間３分、圧力７ＭＰａの条件で１ショット成形した。こ
の際、離型回復剤の硬化性（金型からの離型性）、金型
への離型剤残りの有無を調べた。次に、同金型を用いて
同温度、同圧力、１分の成形時間でのＣＥＴ−１０００
（日立化成工業社製の光半導体素子用封止材）の連続シ
ョット回数を測定した。また、比較例４として市販の弗
素系外部離型剤（セパラックＲＡ−８５１Ｐ）を金型に
噴射した場合も調べた。それらの結果を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】上記の結果から、比較例１は酸化型ポリエ
チレンワックスの配合量が少なく、離型持続性に乏し
い。比較例２は充填剤を所定量含有するため、バリ長
さ、硬化性、金型残渣は問題ないものの、ポリオレフィ
ンワックスが非酸化型ポリエチレンワックスのため離型
持続性に乏しい。比較例３は、酸化型ポリエチレンワッ
クスを所定量含有しているため離型持続性に優れるもの
の、充填剤を配合していないためバリ長さが大きく、且
つ硬化体の強度不足により、金型脱型時にカルが破損す
る。更に、金型に離型付与剤が残るため、製品にこれが
異物として混入し、不良となる。比較例４は、離型剤が
製品に転写するため離型持続性に乏しく、また、金型に
残渣があるため、１ショットめの製品は透明性が低下す
る。一方、実施例の離型付与剤は離型持続性に優れ、且
つバリ長さが小さく、硬化性も良好であり、金型に残渣
がないことから、製品に離型付与剤が混入しない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、金型表面に離型性、離
型持続性に優れた皮膜を形成出来、この金型を用いて光
半導体素子を封止することにより、従来の外部離型剤を
使用した場合と比べて、連続ショット数が５倍以上に向
上し、安価な光半導体装置を提供することが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/56 Ｔ 23/29 23/31 33/00 Ｎ (72)発明者中村泰章茨城県結城市大字鹿窪1772−２日立化成工業株式会社下館工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成分として（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）
硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）低分子量ポリオレフ
ィンワックス、（Ｅ）モース硬度が７以下の無機質及び
／又は有機質の充填剤を含有してなるエポキシ樹脂組成
物。
【請求項２】（Ｄ）の低分子量ポリオレフィンワック
スが分子量１０００〜１００００の範囲の酸化型ポリエ
チレンワックス及び／又は酸化型ポリプロピレンワック
スである請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】低分子量ポリオレフィンワックスの配合
量が（Ａ）〜（Ｄ）成分の合計量の５〜５０重量％の範
囲である請求項１又は２記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】充填剤の配合量が（Ａ）〜（Ｅ）成分の
合計量に対して２０〜９０重量％である請求項１〜３の
何れかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】請求項１〜４の何れかに記載のエポキシ
樹脂組成物により表面処理した金型を用いて封止した光
半導体装置。