JPH11335529A - 光半導体用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型
剤を含有する（光半導体封止用エポキシ樹脂組成物(封
止樹脂で）あって、持続的に成形時の金型からの離型性
に優れ、透明性及び耐湿信頼性に優れた光半導体用エポ
キシ樹脂組成物を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の光半導体用エポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤を含
有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、離
型剤として、天然カルナバワックスをエトキシ化した離
型剤で、かつ、エトキシ化率が離型剤の成分全体に対し
４０〜９０重量％の範囲であることを特徴とするもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体用エポキ
シ樹脂組成物およびこの光半導体用エポキシ樹脂組成物
により封止された半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置などの電子部品の封止方法と
して、エポキシ樹脂組成物による封止が広く行われてい
る。このエポキシ樹脂組成物で封止する方法としては、
作業性や量産性の面で優れているため、一般にトランス
ファ成形が行われている。

【０００３】電子部品の中でも、ＬＥＤ、フォトトラン
ジスター、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＥＰＲＯＭ等の
発光素子、受光素子を有する光半導体装置を製造するた
めに使用される光半導体用エポキシ樹脂組成物（以下、
封止樹脂と記す。）は、透明性、密着性、耐湿性、電気
絶縁性及び耐熱性等に優れていることが要求されてい
る。

【０００４】また、このトランスファー成形で繰り返し
封止成形を実施すると、封止樹脂の硬化物と金型とが密
着して離れにくくなる場合があるため、封止樹脂にカル
バナワックスやモンタン酸ワックス等の離型剤を含有さ
せることにより、金型と封止樹脂の硬化物の離型性を改
善することが要求されている。

【０００５】また、この光半導体装置に使用される封止
樹脂は透明性に優れていることが重要である。そのた
め、使用される離型剤は、この封止樹脂と相溶する必要
があるが、従来より使用されている離型剤では、添加量
が少量に限定され、離型性が不十分であるという問題が
あった。

【０００６】そのため、トランスファー成形にて封止す
る場合には、一般に金型からの離型性を確保するため
に、成形する前にフッ素系やシリコーン系の離型剤を金
型に噴きつけたり、塗布したりして離型性を向上させて
いた。しかしながら、このように離型剤を金型の表面に
供給したのち成形する場合、成形の度に金型に離型剤を
供給する必要があるため、成形サイクルが長くなり生産
性が低いという問題や、金型に供給された離型剤に含有
している溶剤の蒸発により環境悪化の恐れがあるという
問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑みてなされたものであり、エポキシ樹脂、硬化剤、硬
化促進剤及び離型剤を含有する光半導体封止用エポキシ
樹脂組成物（封止樹脂）であって、持続的に成形時の金
型からの離型性に優れ、透明性及び耐湿信頼性に優れた
光半導体用エポキシ樹脂組成物を提供することを目的と
する。

【０００８】また、金型からの離型性に優れ、透明性及
び耐湿信頼性に優れた光半導体装置を提供することを目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の光半導体用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤及び離型剤を含有する光半導体封止用
エポキシ樹脂組成物において、離型剤として、天然カル
バナワックスをエトキシ化した離型剤で、かつ、エトキ
シ化率が離型剤の成分全体に対し４０〜９０重量％の範
囲であることを特徴とするものである。

【００１０】本発明の請求項２に記載の光半導体用エポ
キシ樹脂組成物は、エトキシ化した天然カルバナワック
スの配合量が光半導体用エポキシ樹脂組成物１００重量
部に対して０．１〜５重量部の範囲であることを特徴と
するものである。

【００１１】本発明の請求項３に記載の光半導体装置
は、上記請求項１または請求項２に記載の光半導体用エ
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
ことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る封止樹脂は、少なく
ともエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、及び、離型剤
として、天然カルバナワックスをエトキシ化した離型剤
で、かつ、エトキシ化率が離型剤の成分全体に対し４０
〜９０重量％を含有してなる。このエトキシ化された天
然カルバナワックスを含有していることが重要であり、
含有していない場合は、繰り返して封止した場合に金型
と樹脂硬化物との離型性が低下したり、得られる樹脂硬
化物が白濁して透明性が低下したり、得られる樹脂硬化
物の耐湿信頼性が低下しやすくなる。

【００１３】例えば、一般に使用される天然カルバナワ
ックスの構造式は下記式（ａ）で現わされる。また、エ
トキシ化またはエチレンオキサイド付加することにより
下記式（ｂ）で現される。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】

【００１６】なお、上記式（ｂ）でエトキシ化率が離型
剤の成分全体に対し４０重量％未満の場合は、樹脂硬化
物の透明性が低下しやすくなり、９０重量％を越える場
合は、離型性が低下しやすくなったり、樹脂硬化物の吸
湿性が高まるため、耐湿信頼性等が低下する恐れがあ
る。

【００１７】また、この天然カルバナワックスの配合量
としては、封止樹脂１００重量部に対して、０．１〜５
重量部配合していることが好ましい。０．１重量部未満
の場合は、金型と樹脂硬化物との離型性を改良する効果
が小さく、５重量部を越える場合は、樹脂硬化物の透明
性が低下しやすくなったり、半導体素子と封止樹脂との
接着強度が低下して耐湿信頼性等が低下する恐れがあ
る。

【００１８】なお、離型剤としては、エトキシ化した天
然カルバナワックスのみを配合していることに限定する
ものではなく、本発明の目的を損なわない程度であれ
ば、必要に応じて天然カルナバやエトキシ化率が離型剤
の成分全体に対し４０重量％未満の天然カルバナワック
ス等をも配合してもよい。

【００１９】本発明で使用するエポキシ樹脂としては、
１分子内にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂を
含有していれば特に限定するものではなく、本発明のエ
ポキシ樹脂を光半導体装置の封止用に用いるためには比
較的着色の少ないものを用いるのが好ましく、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、ビスフェノールＳ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、フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂
環式エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、複素環式
エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等が挙
げられ、これらを単独で用いても、２種類以上を併用し
てもよい。

【００２０】本発明で使用する硬化剤としては、エポキ
シ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定する
ものではなく、例えば無水ヘキサヒドロフタル酸、無水
メチルヘキサヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル
酸等の酸無水物や、フェノール、クレゾール、キシレノ
ール、レゾルシン等とホルムアルデヒドとを縮合反応さ
せて得られるノボラック型樹脂等が挙げられる。上記硬
化剤は、単独で用いても、２種類以上を併用してもよ
い。なお、エポキシ樹脂と同様、使用する硬化剤として
も、比較的着色の少ないものを用いると、樹脂硬化物の
透明性が優れ好ましい。なお、アミン系硬化剤をも配合
しても良いが、アミン系硬化剤を用いると、一般的に樹
脂硬化物の着色が大きくなるため、使用する際には配合
量等に注意する必要がある。

【００２１】硬化剤の配合量としては、エポキシ樹脂に
対して当量比で０．５〜５の範囲で一般に配合される
が、０．７〜１．３程度が好ましい。 本発明で使用す
る硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤との反応
を促進させるものであれば特に限定するものではなく、
例えば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系化合物、２−メチルイミダゾー
ル、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニ
ルイミダゾール等のイミダゾール系化合物、１，８−ジ
アザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、トリエ
タノールアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミ
ン系化合物、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
レート等のテトラフェニルボレート系化合物が挙げられ
る。上記硬化促進剤は、単独で用いても、２種類以上を
併用してもよい。なお、使用する硬化促進剤としても、
比較的着色の少ないものを用いると、樹脂硬化物の透明
性が優れ好ましい。

【００２２】本発明の封止樹脂には、必要に応じて、無
機充填材、変色防止剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、
変性剤、可塑剤及び希釈剤等を含有することもできる。
なお、無機充填材としては、例えば結晶シリカ、溶融シ
リカ、アルミナ等が挙げられる。

【００２３】本発明の封止樹脂は、上記含有物が均一に
混合されていることが好ましい。室温で固体状の封止樹
脂を製造する場合には、例えば、ホモミキサー等の高速
撹拌装置や、３本ロール等を用いて加熱して混練した
後、冷却、粉砕し、必要に応じてタブレット状に打錠す
るなどの方法で製造する。また、室温で液体状の封止樹
脂を製造する場合には、例えば撹拌装置を用いて、必要
に応じて加熱しながら混合した後、必要に応じて冷却す
ることにより製造する。

【００２４】そして、上記で得られた封止樹脂を用い
て、室温で固体状の封止樹脂の場合にはトランスファー
成形等を行い、室温で液体状の封止樹脂の場合にはキャ
スティング法やポッティング法等を行い半導体チップを
封止すると、金型との離型性が優れると共に、透明性及
び耐湿信頼性が優れた光半導体装置（本発明の請求項３
に係る光半導体装置）が得られる。なお成形する方法と
しては、上記封止樹脂を用いること以外は特に限定する
ものではなく、一般の方法で成形することが可能であ
る。

【００２５】

【実施例】（実施例１〜８）封止樹脂の原料として、下
記のエポキシ樹脂３種類、硬化剤、硬化促進剤及び離型
剤３種類を用いた。 ・エポキシ樹脂１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
［油化シェルエポキシ社製、商品名８２７、エポキシ当
量１８５］と、 ・エポキシ樹脂２：３官能エポキシ樹脂［三井石油化学
社製、商品名ＶＧ３１０１Ｈ、エポキシ当量２１０］
と、 ・エポキシ樹脂３：３官能エポキシ樹脂［日産化学工業
社製、商品名ＴＥＰＩＣ、エポキシ当量１０５］と、 ・硬化剤：無水ヘキサヒドロフタル酸と、 ・硬化促進剤：メチルトリフェニルホスホニウムブロマ
イドと、・離型剤１：下記式（ｂ）において、平均分子
の係数ｍが２４、ｋが２０、ｎが２９である天然カルバ
ナワックスと、 ・離型剤２：下記式（ｂ）において、平均分子の係数ｍ
が２４、ｋが３０、ｎが２９である天然カルバナワック
スと、 ・離型剤３：下記式（ｂ）において、平均分子の係数ｍ
が２２、ｋが２０、ｎが２９である天然カルバナワック
スと、

【００２６】

【化３】

【００２７】上記の各原料を表１に示す重量部配合した
後、ホモミキサー撹拌装置を用いて、温度１２０℃で５
分間混練し、次いで冷却した後、粉砕した。そしてその
粉砕物をタブレット状に打錠して封止樹脂を得た。
（比較例１）離型剤として、モンタン酸ワックス［ヘキ
スト社製、商品名ワックスＳ］（離型剤４）を用いたこ
と以外は、実施例２と同様にして封止樹脂を得た。

【００２８】（比較例２）離型剤として、前記式（ａ）
において、平均分子の係数ｍが２４、ｋが２０、ｎが２
９である天然カルバナワックス（離型剤５）を用いたこ
と以外は、実施例２と同様にして封止樹脂を得た （比較例３）離型剤として、上記式（ｂ）において、平
均分子の係数ｍが２４、ｋが１、ｎが２９である天然カ
ルバナワックス（離型剤６）を用いたこと以外は、実施
例２と同様にして封止樹脂を得た。

【００２９】（比較例４）離型剤として、上記式（ｂ）
において、平均分子の係数ｍが２４、ｋが１、ｎが２９
である天然カルバナワックス（離型剤６）を用いたこと
以外は、実施例６と同様にして封止樹脂を得た。

【００３０】（比較例５）離型剤として、上記式（ｂ）
において、平均分子の係数ｍが２４、ｋが２０、ｎが２
９である天然カルバナワックス（離型剤１）の配合量を
２０重量部としたこと以外は、実施例２と同様にして封
止樹脂を得た。

【００３１】

【表１】

【００３２】（評価）各実施例及び各比較例で得られた
封止樹脂を用いて、評価用サンプルを下記の方法で作製
し、光透過率、白濁性、離型性、密着性及び耐湿信頼性
を下記の方法で測定した。

【００３３】光透過率は、トランスファー成形機を用い
て、注入時間２０秒、注入圧力７．８５ＭＰａ、金型温
度１６５℃、キュア時間９０秒の条件で成形して、厚み
１ｍｍの評価用サンプルを作製した。そして得られた評
価用サンプルを、分光光度計（日立製作所社製、Ｕ−３
４００）を用いて、９４０ｎｍの光透過率を測定した。

【００３４】白濁性は、光透過率と同様にして成形した
厚み１〜８ｍｍの評価用サンプルを、白色紙にＢの鉛筆
で記入した線の上に置き、８ｍｍの評価用サンプルが見
えた場合を○、８ｍｍは見えないが５ｍｍの評価用サン
プルが見えた場合を△、５ｍｍの評価用サンプルが見え
ない場合を×とした。

【００３５】離型性は、半導体素子（４×５ｍｍ、アル
ミニウムパターンチップ、窒化珪素膜、５μｍ配線幅）
をリードフレーム（４２アロイ合金の一部に銀メッキを
施したもの）に搭載して、２５μｍの金線で両者を接続
したものを、光透過率と同様の条件で成形して封止し
て、１６ＤＰＩ型の評価用サンプルを作製した。そし
て、この成形を繰り返し、スムーズに脱型する連続成形
数を求め、離型性の値とした。なお、１００回繰り返し
ても、スムーズに脱型する場合は、○とした。

【００３６】耐湿信頼性は、離型性の評価用に成形した
評価用サンプルを２０個抜き取り、１２５℃で１２時間
アフターキュアーした後、６０℃９５％の恒温恒湿槽に
投入した。そして、２５０時間毎に取り出してオープン
・ショ−トを評価し、累積不良が１０％を越える処理時
間を求め、耐湿信頼性の値とした。なお、１０００時間
処理しても１０％に達しない場合は、○とした。

【００３７】（結果）結果は表１に示したように、各実
施例は各比較例と比べて白濁性が優れており、本発明に
係る封止樹脂を用いると、透明性が優れた樹脂硬化物が
得られることが確認された。また、各実施例は各比較例
と比べて離型性及び耐湿信頼性が同等又は優れており、
繰り返して封止する場合であっても、金型と樹脂硬化物
との離型性が優れると共に、耐湿信頼性が優れた樹脂硬
化物が得られることが確認された。

【００３８】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項２に係る光
半導体用エポキシ樹脂組成物は、離型剤としてエトキシ
化率が離型剤の成分全体に対し４０〜９０重量％の天然
カルバナワックスを配合しているため、繰り返して封止
する場合であっても金型と樹脂硬化物との離型性が優れ
ると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた樹脂硬化物が
得られる。

【００３９】また、本発明の請求項３に係る光半導体装
置は、本発明の請求項１又は請求項２記載の光半導体用
エポキシ樹脂組成物を用いているため、金型との離型性
が優れると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた光半導
体装置となる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び
   離型剤を含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物に
   おいて、離型剤として、天然カルバナワックスをエトキ
   シ化した離型剤で、かつ、エトキシ化率が離型剤の成分
   全体に対し４０〜９０重量％の範囲であることを特徴と
   する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 エトキシ化した天然カルバナワックスの
   配合量が光半導体用エポキシ樹脂組成物１００重量部に
   対して０．１〜５重量部の範囲であることを特徴とする
   上記請求項１記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 上記請求項１または請求項２に記載の光
   半導体用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。