JPH1174424A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPH1174424A
JPH1174424A JP10160172A JP16017298A JPH1174424A JP H1174424 A JPH1174424 A JP H1174424A JP 10160172 A JP10160172 A JP 10160172A JP 16017298 A JP16017298 A JP 16017298A JP H1174424 A JPH1174424 A JP H1174424A
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optical semiconductor
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豊 青木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光半導体素子をエポキシ樹脂組成物によって
封止して成る光半導体装置であって、内部応力が小さ
く、しかも光透過性に優れた光半導体装置を提供する。 【解決手段】 シリカ粉末、シランカップリング剤を含
み、しかもシリカ粉末と樹脂成分の硬化体との屈折率の
差が特定の範囲内であ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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光透過率および
低応力性の双方に優れた封止樹脂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】LED(発行ダイオード)等の光半導体
素子を封止する際に用いられる封止用樹脂組成物として
は、その硬化物が透明性を有することが要求され、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、硬化剤に酸無水物とを用いて
得られるエポキシ樹脂組成物が汎用されている。
【0003】しかし、上記エポキシ樹脂組成物を封止樹
脂として用いると、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との線膨張係
数の差に起因する歪みにより内部応力が発生する。その
結果、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。このため、従来から、上記内部応力を低減させる方
法として、シリカ粉末等の線膨張係数の小さい無機粉末
を添加してエポキシ樹脂組成物の線膨張係数を小さくし
光半導体素子のそれに近似させる方法が提案され一部で
実行されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法は、エポキシ樹脂組成物の光透過率が著しく低下する
という光半導体封止用樹脂組成物としては致命的な欠点
を有している。これに対し、上記欠点を解決するため
に、樹脂成分とシリカ粉末の屈折率の差を小さくする方
法が提案され実行されている(特開昭49−23847
号)が、単に樹脂成分とシリカ粉末の屈折率の差を小さ
くするだけでは、例えば、厚み2mmのエポキシ樹脂組
成物硬化体の光透過率は70%程度であり、高輝度LE
D等の高性能光半導体素子の封止用樹脂組成物としては
不充分であり、より光透過率の高い、しかも低応力性に
優れた光半導体封止用樹脂組成物が切望されている。
【0005】この発明は、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、しかも光透過性に優れた
光半導体装置に関するものである。
【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、この発明の光半導体装置は、下記の(A)〜(E)
成分を含み、(D)成分のシリカ粉末の屈折率と、
(A)〜(C)成分からなるエポキシ樹脂硬化体の屈折
率との差が±0.01の範囲に設定されているエポキシ
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)透明性エポキシ樹脂。 (B)酸無水物系硬化剤。 (C)硬化触媒。 (D)シリカ粉末。 (E)シランカップリング剤。
【0007】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明者らは、内部応
力が小さく、しかも光透過性に優れた封止樹脂を得るた
めに一連の研究を重ねた。その研究の過程で、上記光透
過性が低いのは、樹脂成分とシリカ粉末との界面の密着
性が低いのではないかと想起し、この密着性を高めるた
めに、さらに研究を重ねた。その結果、シランカップリ
ング剤を配合しシリカ粉末を表面処理することにより樹
脂成分とシリカ粉末の界面の密着性を向上させ、シリカ
粉末の屈折率をエポキシ樹脂硬化体のそれに近似させる
と、透明で内部応力の低減された封止樹脂が得られるこ
とを見出しこの発明に到達した。
【0008】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
透明性エポキシ樹脂(A成分)と、酸無水物系硬化剤
(B成分)と、硬化触媒(C成分)と、シリカ粉末(D
成分)と、シランカップリング剤(E成分)とを用いて
得られるものであって、通常、液状、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。
【0009】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)として
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂が透明性を有するため好ましいが、場合により他のエ
ポキシ樹脂を併用してもよい。そして、上記他のエポキ
シ樹脂を用いる場合、その使用割合は、通常、エポキシ
樹脂全体の50重量%(以下「%」と略す)以下に設定
するのが好適である。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1
20℃以下のものが用いられる。なお、上記透明性エポ
キシ樹脂の透明性とは、着色透明の場合も含み、厚み1
mm相当で、600nmの波長の光透過率が80〜10
0%をいう(分光光度計により測定)。
【0010】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)ととも
に用いられるB成分(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、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、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。上記B成分(酸無水物系硬化剤)の配合
量は、上記A成分(透明性エポキシ樹脂)100重量部
(以下「部」と略す)に対して50〜200部の範囲に
設定することが好ましい。
【0011】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)、B成
分(酸無水物系硬化剤)とともに用いられるC成分(硬
化触媒)としては、第三級アミン、イミダゾール化合物
および有機金属錯塩等があげられる。
【0012】なお、上記D成分(シリカ粉末)と、上記
A〜C成分からなるエポキシ樹脂組成物硬化体の屈折率
との差を±0.01の範囲に設定する方法としては、下
記の〜の方法があげられる。 上記A〜C成分からなるエポキシ樹脂組成物硬化体
のみの屈折率を調整する方法(例えば、A成分の種類の
選択、A成分の2種類以上の併用あるいはB成分の種類
の選択、B成分の2種類以上の併用等)。 D成分(シリカ粉末)の屈折率を調節する方法。 上記およびを併用する方法。
【0013】そして、上記A成分(透明性エポキシ樹
脂)、B成分(酸無水物系硬化剤)、C成分(硬化触
媒)とともに用いられるD成分(シリカ粉末)として
は、溶融性のものが用いられ、好ましくはシリカ粉末自
体の屈折率を上記の方法にしたがい調節されたものが
あげられる。具体的には、シリカ粉末に微量の酸化鉛、
酸化チタン等の金属酸化物を混入することによりシリカ
粉末自体の屈折率(通常1.40)を調節してエポキシ
樹脂の屈折率(通常約1.50)に近似させるのが一般
的である。
【0014】このようなシリカ粉末としては、平均粒径
3〜60μmのものを用いるのが好ましい。すなわち、
平均粒径が3μm未満であると粘度が高くなりエポキシ
樹脂組成物の成形性が劣化し、60μmを超えると光半
導体素子に損傷を与える可能性が高くなるからである。
さらに、シリカ粉末の含有量は、エポキシ樹脂組成物全
体の10〜70%の範囲に設定するのが好適である。
【0015】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)、B成
分(酸無水物系硬化剤)、C成分(硬化触媒)およびD
成分(シリカ粉末)とともに用いられるE成分(シラン
カップリング剤)としては、エポキシ基またはアミノ基
を有するものが好ましく、具体的には、エポキシ基を有
するものとして、β−(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメ
チルジエトキシシラン等があげられ、アミノ基を有する
ものとしては、、N−β−アミノエチル−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ
−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン等があげられる。上記E
成分(シランカップリング剤)の使用量は、D成分(シ
リカ粉末)に対して0.5〜3%の範囲内に設定するの
が好適である。
【0016】なお、この発明に用いるエポキシ樹脂組成
物には、上記A〜E成分以外に、必要に応じて染料、変
性剤、変色防止剤、老化防止剤、離型剤、反応性ないし
非反応性の希釈剤等の従来公知の添加剤を適宜配合する
ことができる。
【0017】そして、この発明に用いるエポキシ樹脂組
成物として、上記A成分、B成分およびC成分からなる
エポキシ樹脂硬化体の屈折率と、上記D成分(シリカ粉
末)の屈折率との差が、±0.01以内のものを用いる
必要がある。なお、上記屈折率はアッベ屈折計を用いて
測定される。
【0018】この発明に用いる上記エポキシ樹脂組成物
は、例えばつぎのようにして製造することができる。す
なわち、上記A〜E成分および従来公知の添加剤を配合
して溶融混合してのち、これを室温に冷却して公知の手
段により粉砕し必要に応じて打錠することにより製造す
ることができる。また、上記エポキシ樹脂組成物が液状
物の場合は、上記各成分を混合するのみでよい。なお、
上記製法において、各成分を混合するまえに、予めシラ
ンカツプリング剤を用いてシリカ粉末表面を表面処理す
るのが光透過性および低応力性の向上の観点から効果的
である。この場合の表面処理方法としては、例えばメタ
ノール中で、シランカツプリング剤とシリカ粉末を均一
に混合し脱溶媒した後、約100℃で約2時間熱処理す
る方法があげられる。
【0019】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、通
常のトランスファー成形、注型等の公知のモールド方法
により行うことができる。
【0020】このようにして得られる光半導体装置は、
透明性に優れ、内部応力が極めて小さく高い信頼性を備
えている。これは、シランカツプリング剤を配合するこ
とによりシリカ粉末の表面処理がなされ、樹脂成分とシ
リカ粉末の界面の密着性が向上し、しかも樹脂成分の硬
化体とシリカ粉末の屈折率の差が非常に小さいからであ
ると考えられる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明の光半導体装置
は、シリカ粉末、シランカツプリング剤を含み、しかも
シリカ粉末と樹脂成分の硬化体との屈折率の差が特定の
範囲内であるエポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子
を樹脂封止して構成されているため、その封止樹脂が光
透過性に優れ、しかも内部応力が小さく、例えば発光素
子の輝度劣化の抑制等のなされた信頼性の極めて高いも
のである。
【0022】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
【0023】
【実施例1】屈折率が1.536で、平均粒径25μm
のシリカ粉末(金属酸化物が混入されている)100部
に、シランカツプリング剤としてγ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシランを上記シリカ粉末に対して1部
添加したものを、メタノール中で均一に混合し脱溶媒し
た後、約100℃で約2時間熱処理することにより表面
処理シリカ粉末を得た。
【0024】つぎに、エポキシ当量185のビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂(液状樹脂)を82部、下記の構
造式で表されるエポキシ当量252の脂環式エポキシ樹
脂(液状樹脂)12部、
【0025】
【化1】
【0026】4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸10
0部、2−エチル−4−メチルイミダゾール0.4 部(上
記配合樹脂組成物の硬化体の屈折率は1.536であ
る)に、上記表面処理シリカ粉末を90部添加混合した
ものを120℃で熱硬化させシリカ粉末含有エポキシ樹
脂組成物硬化体を得た。この硬化体の光透過率は厚み4
で80%という高い値であった。
【0027】
【実施例2】屈折率が1.510で、平均粒径25μm
のシリカ粉末(金属酸化物が混入されている)100部
に、シランカツプリング剤としてβ−(3,4−エポキ
シシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランを上記シ
リカ粉末に対して1部添加したものを、メタノール中で
均一に混合し脱溶媒した後、約100℃で約2時間熱処
理することにより表面処理シリカ粉末を得た。
【0028】つぎに、エポキシ当量185のビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂(液状樹脂)を17部、下記の構
造式で表されるエポキシ当量252の脂環式エポキシ樹
脂83部、
【0029】
【化2】
【0030】4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸10
0部、2−エチル−4−メチルイミダゾール0.4部
(上記配合樹脂組成物の硬化体の屈折率は1.510で
ある)に、上記表面処理シリカ粉末を90部添加混合し
たものを120℃で熱硬化させシリカ粉末含有エポキシ
樹脂組成物硬化体を得た。この硬化体の光透過率は厚み
4mm で85%という高い値であつた。
【0031】
【実施例3】屈折率が1.531で、平均粒径20μm
のシリカ粉末(金属酸化物が混入されている)100部
に、シランカツプリング剤としてγ−アミノプロピルト
リエトキシシランを上記シリカ粉末に対して1部添加し
たものを、メタノール中で均一に混合し脱溶媒した後、
約100℃で約2時間熱処理することにより表面処理シ
リカ粉末を得た。
【0032】つぎに、エポキシ当量185のビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂を67部、エポキシ当量240の
ビスフエノールAF型エポキシ樹脂(液状樹脂)を33
部、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸100部、2
−エチル−4−メチルイミダゾール0.4部(上記配合
樹脂組成物の硬化体の屈折率は1.536である)に、
上記表面処理シリカ粉末を90部添加混合したものを1
20℃で熱硬化させシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物
硬化体を得た。この硬化体の光透過率は厚み4mmで8
0%という高い値であった。
【0033】
【比較例1】シランカツプリング剤によるシリカ粉末の
表面処理を行わなかった。それ以外は実施例1と同様に
してシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。
この硬化体の光透過率は厚み4mmで約50%であっ
た。
【0034】
【比較例2】シランカツプリング剤によるシリカ粉末の
表面処理を行わなかった。それ以外は実施例2と同様に
してシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。
この硬化体の光透過率は厚み4mmで約50%であっ
た。
【0035】
【比較例3】シランカツプリング剤によるシリカ粉末の
表面処理を行わなかった。それ以外は実施例3と同様に
してシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。
この硬化体の光透過率は厚み4mmで約50%であっ
た。
【0036】
【実施例4】表面処理シリカ粉末の配合量を90部から
200部に変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシ
リカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。この硬
化体の光透過率は厚み4mmで約70%であった。
【0037】
【実施例5】表面処理シリカ粉末の配合量を90部から
60部に変えた。それ以外は実施例2と同様にしてシリ
カ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。この硬化
体の光透過率は厚み4mmで約85%であった。
【0038】
【実施例6】表面処理シリカ粉末の配合量を90部から
370部に変えた。それ以外は実施例3と同様にしてシ
リカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。この硬
化体の光透過率は厚み4mmで約70%であった。
【0039】
【比較例4】シリカ粉末を用いずに、ビルフエノールA
型エポキシ樹脂(液状樹脂)100部、4−メチルヘキ
サヒドロ無水フタル酸100部、2−エチル−4−メチ
ルイミダゾール0.4部を用いて添加混合してエポキシ
樹脂組成物を得た。
【0040】つぎに、上記実施例1〜6および比較例4
で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて発光ダイオード
を注型により樹脂封止して光半導体装置を作製した。そ
して、この光半導体装置の通電輝度劣化を測定した。そ
の結果を表1に示す。なお、上記通電輝度劣化の測定方
法は、つぎのようにして行った。すなわち、上記光半導
体装置(LEDデバイス)に定電流を流し、輝度として
電流印加5秒後の受光素子の出力電流値を求め劣化率を
測定した。
【0041】 パッケージ:直径5mmのパイロットランプ。 評価素子:GaAs,0.5mm×0.5mm。 評価条件:−30℃放置で20mA通電の1000時間
後の輝度劣化率を測定した。
【0042】
【表1】
【0043】表1の結果から、実施例品は比較例品に比
べて輝度劣化が抑制され、光透過性とともに低応力性も
向上していることがわかる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年6月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】 光半導体装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光透過率および
低応力性の双方に優れた封止樹脂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】LED(発行ダイオード)等の光半導体
素子を封止する際に用いられる封止用樹脂組成物として
は、その硬化物が透明性を有することが要求され、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、硬化剤に酸無水物とを用いて
得られるエポキシ樹脂組成物が汎用されている。
【0003】しかし、上記エポキシ樹脂組成物を封止樹
脂として用いると、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との線膨張係
数の差に起因する歪みにより内部応力が発生する。その
結果、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。このため、従来から、上記内部応力を低減させる方
法として、シリカ粉末等の線膨張係数の小さい無機粉末
を添加してエポキシ樹脂組成物の線膨張係数を小さくし
光半導体素子のそれに近似させる方法が提案され一部で
実行されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法は、エポキシ樹脂組成物の光透過率が著しく低下する
という光半導体封止用樹脂組成物としては致命的な欠点
を有している。これに対し、上記欠点を解決するため
に、樹脂成分とシリカ粉末の屈折率の差を小さくする方
法が提案され実行されている(特開昭49−23847
号)が、単に樹脂成分とシリカ粉末の屈折率の差を小さ
くするだけでは、例えば、厚み2mmのエポキシ樹脂組
成物硬化体の光透過率は70%程度であり、高輝度LE
D等の高性能光半導体素子の封止用樹脂組成物としては
不充分であり、より光透過率の高い、しかも低応力性に
優れた光半導体封止用樹脂組成物が切望されている。
【0005】この発明は、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、しかも光透過性に優れた
光半導体装置に関するものである。
【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、この発明の光半導体装置は、下記の(A)〜(E)
成分を含み、(D)成分のシリカ粉末の屈折率と、
(A)〜(C)成分からなるエポキシ樹脂硬化体の屈折
率との差が±0.01の範囲に設定されているエポキシ
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)透明性エポキシ樹脂。 (B)酸無水物系硬化剤。 (C)硬化触媒。 (D)酸化鉛または酸化チタンを混入したシリカ粉末。 (E)シランカップリング剤。
【0007】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明者らは、内部応
力が小さく、しかも光透過性に優れた封止樹脂を得るた
めに一連の研究を重ねた。その研究の過程で、上記光透
過性が低いのは、樹脂成分とシリカ粉末との界面の密着
性が低いのではないかと想起し、この密着性を高めるた
めに、さらに研究を重ねた。その結果、シランカップリ
ング剤を配合し、酸化鉛または酸化チタンを混入した
リカ粉末(以下、「混入シリカ粉末」と略す。)を表面
処理することにより樹脂成分と混入シリカ粉末の界面の
密着性を向上させ、混入シリカ粉末の屈折率をエポキシ
樹脂硬化体のそれに近似させると、透明で内部応力の低
減された封止樹脂が得られることを見出しこの発明に到
達した。
【0008】この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、
透明性エポキシ樹脂(A成分)と、酸無水物系硬化剤
(B成分)と、硬化触媒(C成分)と、混入シリカ粉末
(D成分)と、シランカップリング剤(E成分)とを用
いて得られるものであって、通常、液状、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。
【0009】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)として
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹
脂が透明性を有するため好ましいが、場合により他のエ
ポキシ樹脂を併用してもよい。そして、上記他のエポキ
シ樹脂を用いる場合、その使用割合は、通常、エポキシ
樹脂全体の50重量%(以下「%」と略す)以下に設定
するのが好適である。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1
20℃以下のものが用いられる。なお、上記透明性エポ
キシ樹脂の透明性とは、着色透明の場合も含み、厚み1
mm相当で、600nmの波長の光透過率が80〜10
0%をいう(分光光度計により測定)。
【0010】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)ととも
に用いられるB成分(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、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、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。上記B成分(酸無水物系硬化剤)の配合
量は、上記A成分(透明性エポキシ樹脂)100重量部
(以下「部」と略す)に対して50〜200部の範囲に
設定することが好ましい。
【0011】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)、B成
分(酸無水物系硬化剤)とともに用いられるC成分(硬
化触媒)としては、第三級アミン、イミダゾール化合物
および有機金属錯塩等があげられる。
【0012】なお、上記D成分(混入シリカ粉末)と、
上記A〜C成分からなるエポキシ樹脂組成物硬化体の屈
折率との差を±0.01の範囲に設定する方法として
は、下記の〜の方法があげられる。 上記A〜C成分からなるエポキシ樹脂組成物硬化体
のみの屈折率を調整する方法(例えば、A成分の種類の
選択、A成分の2種類以上の併用あるいはB成分の種類
の選択、B成分の2種類以上の併用等)。 D成分(混入シリカ粉末)の屈折率を調節する方
法。 上記およびを併用する方法。
【0013】そして、上記A成分(透明性エポキシ樹
脂)、B成分(酸無水物系硬化剤)、C成分(硬化触
媒)とともに用いられるD成分(混入シリカ粉末)とし
ては、溶融性のものが用いられる。
【0014】このような混入シリカ粉末としては、平均
粒径3〜60μmのものを用いるのが好ましい。すなわ
ち、平均粒径が3μm未満であると粘度が高くなりエポ
キシ樹脂組成物の成形性が劣化し、60μmを超えると
光半導体素子に損傷を与える可能性が高くなるからであ
る。さらに、混入シリカ粉末の含有量は、エポキシ樹脂
組成物全体の10〜70%の範囲に設定するのが好適で
ある。
【0015】上記A成分(透明性エポキシ樹脂)、B成
分(酸無水物系硬化剤)、C成分(硬化触媒)およびD
成分(混入シリカ粉末)とともに用いられるE成分(シ
ランカップリング剤)としては、エポキシ基またはアミ
ノ基を有するものが好ましく、具体的には、エポキシ基
を有するものとして、β−(3,4−エポキシシクロヘ
キシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピ
ルメチルジエトキシシラン等があげられ、アミノ基を有
するものとしては、、N−β−アミノエチル−γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル
−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン等があげられる。上
記E成分(シランカップリング剤)の使用量は、D成分
混入シリカ粉末)に対して0.5〜3%の範囲内に設
定するのが好適である。
【0016】なお、この発明に用いるエポキシ樹脂組成
物には、上記A〜E成分以外に、必要に応じて染料、変
性剤、変色防止剤、老化防止剤、離型剤、反応性ないし
非反応性の希釈剤等の従来公知の添加剤を適宜配合する
ことができる。
【0017】そして、この発明に用いるエポキシ樹脂組
成物として、上記A成分、B成分およびC成分からなる
エポキシ樹脂硬化体の屈折率と、上記D成分(混入シリ
カ粉末)の屈折率との差が、±0.01以内のものを用
いる必要がある。なお、上記屈折率はアッベ屈折計を用
いて測定される。
【0018】この発明に用いる上記エポキシ樹脂組成物
は、例えばつぎのようにして製造することができる。す
なわち、上記A〜E成分および従来公知の添加剤を配合
して溶融混合してのち、これを室温に冷却して公知の手
段により粉砕し必要に応じて打錠することにより製造す
ることができる。また、上記エポキシ樹脂組成物が液状
物の場合は、上記各成分を混合するのみでよい。なお、
上記製法において、各成分を混合するまえに、予めシラ
ンカツプリング剤を用いて混入シリカ粉末表面を表面処
理するのが光透過性および低応力性の向上の観点から効
果的である。この場合の表面処理方法としては、例えば
メタノール中で、シランカツプリング剤と混入シリカ粉
末を均一に混合し脱溶媒した後、約100℃で約2時間
熱処理する方法があげられる。
【0019】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、通
常のトランスファー成形、注型等の公知のモールド方法
により行うことができる。
【0020】このようにして得られる光半導体装置は、
透明性に優れ、内部応力が極めて小さく高い信頼性を備
えている。これは、シランカツプリング剤を配合するこ
とにより混入シリカ粉末の表面処理がなされ、樹脂成分
混入シリカ粉末の界面の密着性が向上し、しかも樹脂
成分の硬化体と混入シリカ粉末の屈折率の差が非常に小
さいからであると考えられる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明の光半導体装置
は、混入シリカ粉末、シランカツプリング剤を含み、し
かも混入シリカ粉末と樹脂成分の硬化体との屈折率の差
が特定の範囲内である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て構成されているため、その封止
樹脂が光透過性に優れ、しかも内部応力が小さく、例え
ば発光素子の輝度劣化の抑制等のなされた信頼性の極め
て高いものである。
【0022】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
【0023】
【実施例1】屈折率が1.536で、平均粒径25μm
のシリカ粉末(金属酸化物が混入されている)100部
に、シランカツプリング剤としてγ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシランを上記シリカ粉末に対して1部
添加したものを、メタノール中で均一に混合し脱溶媒し
た後、約100℃で約2時間熱処理することにより表面
処理シリカ粉末を得た。
【0024】つぎに、エポキシ当量185のビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂(液状樹脂)を82部、下記の構
造式で表されるエポキシ当量252の脂環式エポキシ樹
脂(液状樹脂)12部、
【0025】
【化1】
【0026】4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸10
0部、2−エチル−4−メチルイミダゾール0.4 部(上
記配合樹脂組成物の硬化体の屈折率は1.536であ
る)に、上記表面処理シリカ粉末を90部添加混合した
ものを120℃で熱硬化させシリカ粉末含有エポキシ樹
脂組成物硬化体を得た。この硬化体の光透過率は厚み4
で80%という高い値であった。
【0027】
【実施例2】屈折率が1.510で、平均粒径25μm
のシリカ粉末(金属酸化物が混入されている)100部
に、シランカツプリング剤としてβ−(3,4−エポキ
シシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランを上記シ
リカ粉末に対して1部添加したものを、メタノール中で
均一に混合し脱溶媒した後、約100℃で約2時間熱処
理することにより表面処理シリカ粉末を得た。
【0028】つぎに、エポキシ当量185のビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂(液状樹脂)を17部、下記の構
造式で表されるエポキシ当量252の脂環式エポキシ樹
脂83部、
【0029】
【化2】
【0030】4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸10
0部、2−エチル−4−メチルイミダゾール0.4部
(上記配合樹脂組成物の硬化体の屈折率は1.510で
ある)に、上記表面処理シリカ粉末を90部添加混合し
たものを120℃で熱硬化させシリカ粉末含有エポキシ
樹脂組成物硬化体を得た。この硬化体の光透過率は厚み
4mm で85%という高い値であつた。
【0031】
【実施例3】屈折率が1.531で、平均粒径20μm
のシリカ粉末(金属酸化物が混入されている)100部
に、シランカツプリング剤としてγ−アミノプロピルト
リエトキシシランを上記シリカ粉末に対して1部添加し
たものを、メタノール中で均一に混合し脱溶媒した後、
約100℃で約2時間熱処理することにより表面処理シ
リカ粉末を得た。
【0032】つぎに、エポキシ当量185のビスフエノ
ールA型エポキシ樹脂を67部、エポキシ当量240の
ビスフエノールAF型エポキシ樹脂(液状樹脂)を33
部、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸100部、2
−エチル−4−メチルイミダゾール0.4部(上記配合
樹脂組成物の硬化体の屈折率は1.536である)に、
上記表面処理シリカ粉末を90部添加混合したものを1
20℃で熱硬化させシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物
硬化体を得た。この硬化体の光透過率は厚み4mmで8
0%という高い値であった。
【0033】
【比較例1】シランカツプリング剤によるシリカ粉末の
表面処理を行わなかった。それ以外は実施例1と同様に
してシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。
この硬化体の光透過率は厚み4mmで約50%であっ
た。
【0034】
【比較例2】シランカツプリング剤によるシリカ粉末の
表面処理を行わなかった。それ以外は実施例2と同様に
してシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。
この硬化体の光透過率は厚み4mmで約50%であっ
た。
【0035】
【比較例3】シランカツプリング剤によるシリカ粉末の
表面処理を行わなかった。それ以外は実施例3と同様に
してシリカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。
この硬化体の光透過率は厚み4mmで約50%であっ
た。
【0036】
【実施例4】表面処理シリカ粉末の配合量を90部から
200部に変えた。それ以外は実施例1と同様にしてシ
リカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。この硬
化体の光透過率は厚み4mmで約70%であった。
【0037】
【実施例5】表面処理シリカ粉末の配合量を90部から
60部に変えた。それ以外は実施例2と同様にしてシリ
カ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。この硬化
体の光透過率は厚み4mmで約85%であった。
【0038】
【実施例6】表面処理シリカ粉末の配合量を90部から
370部に変えた。それ以外は実施例3と同様にしてシ
リカ粉末含有エポキシ樹脂組成物硬化体を得た。この硬
化体の光透過率は厚み4mmで約70%であった。
【0039】
【比較例4】シリカ粉末を用いずに、ビルフエノールA
型エポキシ樹脂(液状樹脂)100部、4−メチルヘキ
サヒドロ無水フタル酸100部、2−エチル−4−メチ
ルイミダゾール0.4部を用いて添加混合してエポキシ
樹脂組成物を得た。
【0040】つぎに、上記実施例1〜6および比較例4
で得られたエポキシ樹脂組成物を用いて発光ダイオード
を注型により樹脂封止して光半導体装置を作製した。そ
して、この光半導体装置の通電輝度劣化を測定した。そ
の結果を表1に示す。なお、上記通電輝度劣化の測定方
法は、つぎのようにして行った。すなわち、上記光半導
体装置(LEDデバイス)に定電流を流し、輝度として
電流印加5秒後の受光素子の出力電流値を求め劣化率を
測定した。
【0041】 パッケージ:直径5mmのパイロットランプ。 評価素子:GaAs,0.5mm×0.5mm。 評価条件:−30℃放置で20mA通電の1000時間
後の輝度劣化率を測定した。
【0042】
【表1】
【0043】表1の結果から、実施例品は比較例品に比
べて輝度劣化が抑制され、光透過性とともに低応力性も
向上していることがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 33/00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(A)〜(E)成分を含み、
    (D)成分のシリカ粉末の屈折率と、(A)〜(C)成
    分からなるエポキシ樹脂硬化体の屈折率との差が±0.
    01の範囲に設定されてい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)透明性エポキシ樹脂。 (B)酸無水物系硬化剤。 (C)硬化触媒。 (D)シリカ粉末。 (E)シランカップリング剤。
  2. 【請求項2】 (E)成分のシランカップリング剤が、
    エポキシ基またはアミノ基を有するものである請求項1
    に記載の光半導体装置。
  3. 【請求項3】 (D)成分のシリカ粉末の含有量が、エ
    ポキシ樹脂組成物全体の10〜70重量%である請求項
    1または2に記載の光半導体装置。
  4. 【請求項4】 (A)成分の透明性エポキシ樹脂が、ビ
    スフェノール型エポキシ樹脂および脂環式エポキシ樹脂
    の少なくとも一方である請求項1〜3のいずれか一項に
    記載の光半導体装置。
  5. 【請求項5】 (D)成分のシリカ粉末が、平均粒径3
    〜60μmの範囲のものである請求項1〜4のいずれか
    一項に記載の光半導体装置。
  6. 【請求項6】 下記の(A)〜(E)成分を含み、
    (D)成分のシリカ粉末の屈折率と、(A)〜(C)成
    分からなるエポキシ樹脂硬化体の屈折率との差が±0.
    01の範囲に設定されている光半導体封止用エポキシ樹
    脂組成物。 (A)透明性エポキシ樹脂。 (B)酸無水物系硬化剤。 (C)硬化触媒。 (D)シリカ粉末。 (E)シランカップリング剤。
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