JPH11269351A - 光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部応力が小さく、しかも、耐熱性、耐湿性
に優れたエポキシ樹脂組成物およびそれを用いて光半導
体素子を封止して得られる光半導体装置を提供する。 【解決手段】 下記の（Ａ）〜（Ｃ）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。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）チオール。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子封止用
エポキシ樹脂組成物（以下、単にエポキシ樹脂組成物と
いう。）およびそれを用いた光半導体装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、受光素子および発光素子等の
光半導体素子の封止材料としては、透明性、耐湿性およ
び耐熱性に優れていなければならないという観点から、
一般にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂等のエポキシ樹脂と酸無水物系硬化剤を含有して
成るエポキシ樹脂組成物が使用されている。

【０００３】しかしながら、上記エポキシ樹脂組成物を
封止材料として用いると、このエポキシ樹脂組成物の硬
化時の硬化収縮、または、エポキシ樹脂と光半導体素子
の線膨張係数の差に起因する歪みにより内部応力が発生
し、それが原因で光半導体素子が劣化し、例えば、光半
導体素子が発光素子の場合、その輝度が低下するという
問題が生じる。このような問題を解決するため、エポキ
シ樹脂のシリコーン変性、硬化剤のアルコール変性等に
よりエポキシ樹脂組成物の硬化体の弾性率を低下させて
内部応力を低下させる方法（方法１）や、エポキシ樹脂
組成物に特定の硬化触媒（例えば、テトラ−ｎ−ブチル
ホスホニウムブロマイド等のリン系触媒）を含有させる
ことによりエポキシ樹脂組成物の硬化体とリードフレー
ムとの接着性を低下させることにより光半導体素子にか
かる応力を低減する方法（方法２）が提案されている。
（エポキシ樹脂組成物の硬化体とリードフレームとの接
着性を低下させることにより、光半導体素子にかかる応
力が低減することは、有限要素法による応力解析で確認
することができる。）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法１では光半導体装置の耐熱性が低下し、また、上記方
法２ではエポキシ樹脂組成物の硬化体とリードフレーム
の界面に水分、フラックス等が浸入し、リードフレーム
（通常、鉄または４２アロイに銀めっきしたものが用い
られている。）が錆びて光半導体装置の外観が不良とな
ったり、場合によっては、光半導体素子が腐食する（光
半導体装置の耐湿性の低下）という欠点があった。

【０００５】そこで、本発明はこのような事情に鑑みな
されたもので、内部応力が小さく、しかも、耐熱性、耐
湿性に優れたエポキシ樹脂組成物およびそれを用いて光
半導体素子を封止して得られる光半導体装置の提供を目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のエポキシ樹脂組成物は下記の（Ａ）〜
（Ｃ）成分を含有するという構成をとり、（Ｃ）成分と
しては、ｎ−アルキルチオール、さらには、ｎ−ドデシ
ルチオールが好ましい。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）チオール。

【０００７】また、本発明の光半導体装置は、上記エポ
キシ樹脂組成物により光半導体素子を封止して成るもの
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて詳しく説明する。

【０００９】本発明のエポキシ樹脂組成物は、下記の
（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有して成るものであって、通
常、粉末状、もしくはこの粉末を打錠したタブレット状
になっている。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）チオール。

【００１０】本発明において、（Ａ）成分であるエポキ
シ樹脂としては、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、クレゾ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
アヌレート、ヒダントインエポキシ樹脂等の含窒素環エ
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、グシシジルエーテル型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、低吸水率硬化
体タイプの主流であるビフェニル型エポキシ樹脂、ジシ
クロ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等があ
げられ、これらは単独で使用してもあるいは併用しても
よい。上記各種エポキシ樹脂の中でも、光半導体封止
後、エポキシ樹脂組成物の硬化体が変色しにくいという
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、トリグリシジルイソシアヌレートを用いるこ
とが好ましい。

【００１１】このようなエポキシ樹脂としては、一般
に、エポキシ当量１００〜１０００、軟化点１２０℃以
下のものが用いられる。

【００１２】本発明において、（Ｂ）成分である硬化剤
としては、エポキシ樹脂組成物の硬化体が変色しにくい
という点から、特に、酸無水物系硬化剤を用いることが
好ましい。

【００１３】酸無水物系硬化剤としては、分子量１４０
〜２００程度のものが好ましく用いられ、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、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、メチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等の無色ないし淡
黄色の酸無水物があげられる。これらは単独で使用して
もあるいは併用してもよい。そして、上記酸無水物系硬
化剤の中でも、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル
酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無
水フタル酸を用いることが好ましい。

【００１４】さらに、上記酸無水物系硬化剤以外に、従
来公知のアミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、また
は、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メ
チルヘキサヒドロフタル酸等のカンルボン酸類等の硬化
剤を単独で使用してもあるいは併用してもよい。

【００１５】上記エポキシ樹脂（（Ａ）成分）と硬化剤
（（Ｂ）成分）の配合割合は、例えば、硬化剤として酸
無水物系硬化剤を用いる場合、上記エポキシ樹脂中のエ
ポキシ基１当量に対して酸無水物における酸無水物当量
を、０．５〜１．５当量となるように設定することが好
ましい。特に好ましくは０．７〜１．２当量である。即
ち、上記配合割合において、酸無水物当量が０．５当量
未満では、得られるエポキシ樹脂組成物の硬化後の色相
が悪くなり、逆に、１．５当量を超えると、耐湿性が低
下する傾向が見られるからである。なお、硬化剤
（（Ｂ）成分）として、酸無水物系硬化剤以外に前記の
アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、または、ヘキサ
ヒドロフタル酸、カンルボン酸類等の硬化剤を単独で使
用あるいは併用する場合においても、その配合割合は、
上記酸無水物を使用した配合割合（当量比）に準ずる。

【００１６】本発明において、（Ｃ）成分であるチオー
ルとしては、ｎ−アルキルチオールが好ましく、さらに
は、炭素数９〜１５のｎ−アルキルチオールが好まし
く、中でも特に、ｎ−ドデシルチオールが好ましい。上
記チオールの配合量は、エポキシ樹脂組成物全体１００
重量部（以下「部」と略す。）に対して、０．２５〜
２．０部の範囲に設定することが好ましく、より好まし
くは０．２５〜０．８０部である。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要によ
り、硬化促進剤を含有することができる。硬化促進剤と
しては、例えば、三級アミン類、イミダゾール類、四級
アンモニウム塩および有機金属塩類、リン化合物等があ
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。そして、上記硬化促進剤の中でも、三級アミン
類、イミダゾール類を用いることが好ましい。

【００１８】上記硬化促進剤の配合量は、前記エポキシ
樹脂（（Ａ）成分）１００部に対して０．０５〜７．０
部の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは
０．２〜３．０部である。すなわち、硬化促進剤の配合
量が０．０５部未満では、充分な硬化促進効果が得られ
ず、７．０部を超えると、エポキシ樹脂組成物の硬化体
に変色が見られるおそれがあるからである。

【００１９】また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、
上記エポキシ樹脂、硬化剤および硬化促進剤以外に、エ
ポキシ樹脂組成物の硬化体の透明性を損なわない範囲で
あれば必要に応じて従来から用いられている劣化防止
剤、変性剤、離型剤、染料、顔料等の従来公知の各種添
加剤を適宜に配合することができる。

【００２０】上記劣化防止剤としては、フェノール系化
合物、アミン系化合物、有機硫黄系化合物、ホスフィン
系化合物等の従来公知のものがあげられる。

【００２１】上記変性剤としては、従来公知のグリコー
ル類、シリコーン類、アルコール類等があげられる。

【００２２】上記離型剤としては、ステアリン酸、ベヘ
ン酸、モンタン酸およびその金属塩、ポリエチレン系、
ポリエチレン−ポリオキシエチレン系、カルナバ等の従
来公知のものがあげられる。そして、上記離型剤の中で
も、ポリエチレン−ポリオキシエチレン系が、エポキシ
樹脂組成物の硬化体の透明性が良好となるので、好まし
い。

【００２３】なお、光分散性が必要な場合には、上記成
分以外にさらに充填剤を配合してもよい。上記充填剤と
しては、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末、アルミ
ナ粉末、炭酸カルシウム等の無機質充填剤等が挙げられ
る。

【００２４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、
次のようにして製造することができる。即ち、上記
（Ａ）〜（Ｃ）成分及び必要に応じて、硬化促進剤、劣
化防止剤、変性剤、染料、顔料、充填剤等を所定の割合
で配合する。そして、これを常法に準じてドライブレン
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。ついで、冷却・粉砕し、さらに必要に応じて打錠す
ることによりエポキシ樹脂組成物を製造することができ
る。

【００２５】このような、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、
例えばトランスファーモールド等の公知のモールド方法
により行うことができる。

【００２６】なお、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化
体は、厚み１ｍｍにおいて、分光光度計の測定により、
波長６００ｎｍの光透過率が７０％以上のものが好まし
く、特に好ましくは８０％以上である。

【００２７】次に、実施例について比較例と併せて説明
する。

【実施例１〜３、比較例１〜２】表１に従って、各原料
を配合し、ミキシングロールで溶融混練（８０〜１３０
℃）を行い、熟成した後、室温で冷却して粉砕すること
により目的とする微粉末状のエポキシ樹脂組成物を得
た。

【００２８】上記のエポキシ樹脂組成物を用い、リード
フレーム（鉄に銀めっきしたもの）に設置した光半導体
素子ＧａＡｓ（チップサイズ：０．３ｍｍ角）をトラン
スファー成形（成形条件：１５０℃×４分間）により封
止し、さらに、１２０℃×１６時間の条件でアフターキ
ュアすることにより光半導体装置を得た（パッケージサ
イズ：４ｍｍ角）。そして、実際の使用条件を想定し
て、リードフレームの露出した部分を塩素系フラックス
で洗浄した後、半田めっきを施した。このようにして得
られた光半導体装置について、低温通電（−３０℃／５
ｍＡ）し、１００，３００，５００時間後の初期の輝度
に対する輝度保持率を測定した。その結果を表２に示
す。

【００２９】さらに、上記の光半導体装置について、８
５℃／８５％で１６８ｈ保存後のリードフレームの錆の
状況を観察し、錆による外観不良率を求めた。その結果
を表２に示す。

【００３０】また、上記の光半導体装置を蛍光液中に２
時間、真空ポンプで減圧しながら放置後、リードフレー
ムと樹脂の界面に浸入した蛍光液の距離を測定した。そ
の結果を表２に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明のエポキシ樹脂組
成物は、その成分としてチオール、好ましくは、ｎ−ア
ルキルチオール、さらに好ましくは、ｎ−ドデシルチオ
ールを含んでいるため、エポキシ樹脂組成物の硬化体と
リードフレームの界面の接着性が低下し、内部応力が低
減されるので、例えば、光半導体素子が発光素子の場
合、長期間にわたる使用においても輝度が低下すること
がない。さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物により封
止して得られる光半導体装置は、高温高湿下で長時間に
わたって使用した場合、たとえ、エポキシ樹脂組成物の
硬化体とリードフレームの界面に水分、フラックス等が
浸入しても、リードフレームが錆びて外観が不良となっ
たり、光半導体素子が腐食することがない。

フロントページの続き (72)発明者 服部 邦晴 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する光
   半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）エポキシ樹脂。 （Ｂ）硬化剤。 （Ｃ）チオール。
2. 【請求項２】 （Ｃ）成分のチオールがｎ−アルキルチ
   オールである請求項１に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】 （Ｃ）成分のチオールがｎ−ドデシルチ
   オールである請求項１に記載の光半導体素子封止用エポ
   キシ樹脂組成物。
4. 【請求項４】請求項１〜３に記載の光半導体素子封止用
   エポキシ樹脂組成物によって光半導体素子を封止して成
   る光半導体装置。