KR20120035879A - 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물, 이를 사용하여 얻어지는 광반도체 장치용 리드 프레임, 및 광반도체 장치 - Google Patents

광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물, 이를 사용하여 얻어지는 광반도체 장치용 리드 프레임, 및 광반도체 장치 Download PDF

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고헤이 나까무라
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Abstract

본 발명은 광반도체 소자 탑재 영역을 가지며 상기 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 리플렉터를 갖는 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물이며, 상기 에폭시 수지 조성물은 리플렉터 형성용 에폭시 수지 조성물이고, 하기 성분 (A) 내지 (D)를 포함하는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
(A) 에폭시 수지;
(B) 경화제;
(C) 백색 안료; 및
(D) 힌더드 페놀 산화 방지제, 술피드 산화 방지제 및 힌더드 아민 산화 방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 산화 방지제.

Description

광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물, 이를 사용하여 얻어지는 광반도체 장치용 리드 프레임, 및 광반도체 장치{EPOXY RESIN COMPOSITION FOR OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE, LEAD FRAME OBTAINED USING THE SAME FOR OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE, AND OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 예를 들어 광반도체 소자로부터 방출되는 광을 반사시키는 리플렉터(반사부)의 형성 재료로서 유용한 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 에폭시 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 광반도체 장치용 리드 프레임, 및 광반도체 장치에 관한 것이다.
종래의 광반도체 소자가 탑재된 광반도체 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속 리드 프레임(1), 그에 탑재된 광반도체 소자(2), 및 상기 광반도체 소자(2)를 둘러싸도록 수지성 재료로 형성되는 광 반사용 리플렉터(3)를 포함하는 구성을 갖는다. 리플렉터(3)로 둘러싸인 광반도체 소자(2)를 포함하는 공간은 실리콘 수지 등의 투명 수지로 수지 밀봉된다. 도 1에서, 부호 4는 금속 리드 프레임(1) 상에 형성된 전극 회로(도시하지 않음)와 광반도체 소자(2)를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어이며, 상기 본딩 와이어는 필요에 따라 설치되는 것이다.
이러한 광반도체 장치는 리플렉터(3)를 폴리프탈아미드 수지(PPA) 등으로 대표되는 열가소성 수지의 사출 성형에 의해 형성하여 제조된다. 상기 열가소성 수지에는 일반적으로 백색 안료가 혼입되어 광반도체 소자(2)에 의해 방출되는 광을 반사시킨다(특허문헌 1 참조).
한편, 고내열성이 요구되는 경우에는, 소결된 알루미나를 함유하는 세라믹 재료를 주로 사용하여 리플렉터(3)에 상당하는 부분을 형성한다(특허문헌 2 참조). 이러한 세라믹 재료로부터 리플렉터(3)에 상당하는 부분을 형성하는 경우, 이러한 패키지의 대량 생산 및 비용 등의 적합성의 관점에서 문제가 되는 경우가 있다. 이 때문에, 리플렉터(3)는 일반적으로 상기한 바와 같이 열가소성 수지를 사용하여 형성된다.
리플렉터(3) 형성용 재료로서 열가소성 수지를 사용하는 경우, 하기 문제가 발생한다. 최근, 탑재에 사용되는 땜납 재료는 보다 융점이 높은 납 무함유 땜납 재료가 되고 있다. 그 결과, 열가소성 수지는 상기 광반도체 장치 등의 표면 탑재형 패키지에서는 고온 리플로우 환경에 대한 내열성을 가질 것이 요구되게 되었다. 따라서, 패키지 제조에서의 땜납 온도에서의 내열 변형성, 및 광반도체 소자(2)의 전력 증가로 인해 요구되는 보다 장기의 내열성에 대한 요구가 있지만, 상기 열가소성 수지를 사용하면 고온에서의 변색 등이 발생하고, 이로 인해 광 반사 효율의 저하 등의 문제가 제기된다.
상기 문제를 극복하기 위해 리플렉터(3) 형성용 재료로서 열경화성 수지를 사용하는 경우, 우수한 내열 변색성을 얻고, 광 반사성을 충족시키는 것이 가능하다.
일본 특허 공개 제2002-283498호 공보 일본 특허 공개 제2002-232017호 공보
리플렉터(3) 형성용 재료로서 열경화성 수지를 사용하는 경우, 통상적으로 산화 방지제를 혼입시켜 열경화성 수지 조성물을 제조한다. 그러나, 상기한 바와 같이 광반도체 장치의 수지 밀봉에 실리콘 수지를 사용하는 경우, 하기 문제가 발생한다. 즉, 상기 수지 밀봉은, 열경화성 수지 조성물로부터 형성된 리플렉터(3)와, 수지 밀봉에 사용되는 경화된 실리콘 수지 사이의 계면에서 경화 저해가 발생한다는 문제를 초래한다.
이러한 사정을 감안하여 달성된 본 발명의 목적은, 내열성이 우수하고, 광 반사성을 충족시킬 수 있으며, 리플렉터와 실리콘 수지 등의 밀봉 수지 사이의 계면에서 경화 저해를 일으키지 않는 리플렉터를 제조하는 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 에폭시 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 광반도체 장치용 리드 프레임을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 광반도체 장치를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 하기 항목 1 내지 8에 관한 것이다.
1. 광반도체 소자 탑재 영역을 가지며 상기 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 리플렉터를 갖는 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물이며, 상기 에폭시 수지 조성물은 리플렉터 형성용 에폭시 수지 조성물이고, 하기 성분 (A) 내지 (D)를 포함하는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
(A) 에폭시 수지;
(B) 경화제;
(C) 백색 안료; 및
(D) 힌더드 페놀 산화 방지제, 술피드 산화 방지제 및 힌더드 아민 산화 방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 산화 방지제.
2. 항목 1에 있어서, 성분 (D)가 성분 (A)로서의 에폭시 수지 100중량부 당 0.01 내지 10중량부의 양으로 함유되는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
3. 항목 1 또는 2에 있어서, 성분 (C)로서의 백색 안료가 산화티탄인, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
4. 항목 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 성분 (A) 내지 (D)에 추가로 무기 충전제를 더 함유하는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
5. 항목 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 에폭시 수지 조성물로부터 형성되는 리플렉터의 표면의 광 반사율이, 450 내지 800nm의 파장 범위에서 80％ 이상인, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
6. 광반도체 소자 탑재 영역을 가지며 상기 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 리플렉터를 갖는 광반도체 장치용 리드 프레임이며,
상기 리플렉터는 항목 1 내지 5 중 어느 하나에 따른 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물로부터 형성되는, 광반도체 장치용 리드 프레임.
7. 항목 6에 따른 광반도체 장치용 리드 프레임; 및
상기 리드 프레임의 소정 위치에 탑재되는 광반도체 소자를 포함하는 광반도체 장치.
8. 항목 7에 있어서, 리플렉터로 둘러싸인 광반도체 소자를 포함하는 영역이 실리콘 수지로 밀봉되는, 광반도체 장치.
본 발명자들은 열 변형 또는 변색의 발생이 억제되고, 광 반사성이 우수하며, 리플렉터와 실리콘 수지 등의 밀봉 수지 사이의 계면에서 경화 저해가 발생하지 않는 리플렉터 형성용 재료를 얻기 위해 예의 검토하였다. 상기 검토 과정에서, 본 발명자들은 산화 방지제가 경화 저해의 원인일 수 있다는 가정 하에, 열경화성 수지 조성물로서 에폭시 수지 조성물의 배합 성분 중 1종류인 산화 방지제에 주목하였으며, 본 발명자들은 상기 산화 방지제에 대하여 주로 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 종래 사용되고 있던 포스핀 산화 방지제를 사용하면 경화 저해가 발생함을 발견하였다. 상기 발견에 기초하여, 본 발명자들은 경화 저해를 일으키지 않는 산화 방지제를 발견하기 위해 더욱 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 특정한 산화 방지제를 사용하는 경우 원하는 목적을 달성할 수 있음을 밝혀내었다. 본 발명은 이렇게 하여 달성되었다.
상기 나타낸 바와 같이, 본 발명은 에폭시 수지(성분 (A)), 경화제(성분 (B)) 및 백색 안료(성분 (C)) 이외에, 특정한 산화 방지제(성분 (D))를 함유하는 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. 이 때문에, 상기 수지 조성물로부터 얻어지는 리플렉터는 고온에서 우수한 내열성을 나타내고, 특정한 산화 방지제(성분 (D))를 사용하기 때문에, 밀봉 수지와 리플렉터 사이의 계면에서 경화 저해의 발생이 방지된다. 따라서, 우수한 장기 고온 내열성이 발휘되고, 우수한 광 반사성이 가능하다. 따라서, 상기 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물을 사용하여 형성되는 리플렉터를 구비하는 광반도체 장치에서는, 리플렉터에 의한 만족스러운 광 반사율이 보다 장기간에 걸쳐 유지되고, 따라서 리플렉터는 그의 기능을 충분히 수행할 수 있다.
특정한 산화 방지제(성분 (D))의 함유량이 특정한 범위 내인 경우, 리플렉터와 밀봉 수지 사이의 계면에서의 경화 저해가 보다 효과적으로 방지되고, 얻어지는 장치는 내열 변색성이 보다 높다.
또한, 무기 충전제를 혼입시키면, 선팽창 계수의 감소 효과 및 유동성의 향상 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 광반도체 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 광반도체 장치의 다른 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광반도체 장치의 또다른 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 광반도체 장치의 추가의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물(이하, "에폭시 수지 조성물"이라고도 함)은, 도 1에 나타낸 광반도체 장치의 리플렉터(3) 형성용 재료로서 사용될 수 있다. 상기 수지 조성물은 에폭시 수지(성분 (A)), 경화제(성분 (B)), 백색 안료(성분 (C)) 및 특정한 산화 방지제(성분 (D))를 사용하여 얻어지며, 통상적으로, 액상 또는 분말 상태, 또는 상기 분말을 타정하여 얻어지는 타블렛의 형태로 성형 재료로서 공급된다.
에폭시 수지(성분 (A))의 예로서는, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 비스페놀 S 에폭시 수지, 페놀-노볼락 에폭시 수지 및 크레졸-노볼락 에폭시 수지 등의 노볼락 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 모노글리시딜 이소시아누레이트, 디글리시딜 이소시아누레이트, 트리글리시딜 이소시아누레이트 및 히단토인 에폭시 수지 등의 질소환 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르 에폭시 수지, 알킬 치환 비스페놀 등의 디글리시딜 에테르, 폴리아민, 예를 들어 디아미노디페닐메탄 및 이소시아누르산과 에피클로로히드린의 반응에 의해 얻어지는 글리시딜아민 에폭시 수지, 올레핀 결합을 과산, 예를 들어 과아세트산으로 산화시켜 얻어지는 선형 지방족 에폭시 수지, 저흡수율 경화 수지를 생성하는 타입으로서 주로 사용되는 비페닐 에폭시 수지, 디시클릭 에폭시 수지 및 나프탈렌 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지 중에서, 투명성, 내변색성 및 다른 성분과의 용융 혼합성이 우수하기 때문에, 지환식 에폭시 수지 및 트리글리시딜 이소시아누레이트를 단독으로 또는 조합으로 사용하는 것이 바람직하다. 동일한 이유로, 프탈산, 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산, 메틸테트라히드로프탈산, 나드산 및 메틸나드산 등의 디카르복실산의 디글리시딜 에스테르도 적합하다. 에폭시 수지의 예로서는 또한 방향환의 수소화에 의해 형성되는 지환식 구조를 갖는, 핵 수소화 트리멜리트산 및 핵 수소화 피로멜리트산 등의 글리시딜 에스테르를 들 수 있다.
에폭시 수지(성분 (A))는 상온에서 고형 또는 액상일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 평균 에폭시 당량이 90 내지 1,000인 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 고형 에폭시 수지의 경우에는, 연화점이 160℃ 이하인 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 에폭시 당량이 지나치게 낮으면, 에폭시 수지 조성물이 취성 경화물을 생성하는 경우가 발생할 수 있다. 에폭시 수지의 에폭시 당량이 지나치게 높으면, 에폭시 수지 조성물은 유리 전이 온도(Tg)가 저하된 경화물을 생성하는 경향이 있다.
경화제(성분 (B))의 예로서는, 산 무수물 경화제 및 이소시아누르산 유도체 경화제를 들 수 있다. 산 무수물 경화제의 예로서는, 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나드산 무수물, 나드산 무수물, 글루타르산 무수물, 메틸헥사히드로프탈산 무수물 및 메틸테트라히드로프탈산 무수물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 이들 산 무수물 경화제 중에서, 프탈산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물 또는 메틸헥사히드로프탈산 무수물을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 산 무수물 경화제는 무색 또는 담황색의 산 무수물 경화제이다.
이소시아누르산 유도체 경화제의 예로서는, 1,3,5-트리스(1-카르복시메틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리스(2-카르복시에틸)이소시아누레이트, 1,3,5-트리스(3-카르복시프로필)이소시아누레이트 및 1,3-비스(2-카르복시에틸)이소시아누레이트를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 바람직한 이소시아누르산 유도체 경화제는 무색 또는 담황색의 경화제이다.
산 무수물 경화제 및 이소시아누르산 유도체 경화제 등의 경화제(성분 (B))는 상술한 바와 같이 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 바람직한 경화제(성분 (B))는 무색 또는 담황색의 것이다.
에폭시 수지(성분 (A)) 대 경화제(성분 (B))의 비율은, 에폭시 수지(성분 (A))에 함유되는 에폭시기 1당량 당, 에폭시기와 반응할 수 있는 경화제(성분 (B)) 중의 활성기(산 무수물기 또는 카르복실기)가 바람직하게는 0.5 내지 1.5당량, 보다 바람직하게는 0.7 내지 1.2당량이 되도록 설정된다. 그 이유는 다음과 같다. 활성기가 지나치게 적은 경우에는, 에폭시 수지 조성물의 경화 속도가 감소되고, 유리 전이 온도(Tg)가 저하된 경화물이 생성되는 경향이 있다. 활성기가 지나치게 많은 경우에는, 내습성이 저하되는 경향이 있다.
경화제(성분 (B))로서는 그 목적 및 용도에 따라, 상기 산 무수물 경화제 및 이소시아누르산 유도체 경화제 이외의 에폭시 수지용 경화제를 사용할 수 있다. 이러한 다른 경화제의 예로서는, 페놀 경화제, 아민 경화제, 상기 산 무수물 경화제를 알코올로 부분 에스테르화하여 얻어지는 경화제, 및 헥사히드로프탈산, 테트라히드로프탈산 및 메틸헥사히드로프탈산 등의 카르복실산을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 카르복실산 경화제를 다른 경화제와 조합으로 사용하는 경우, 경화 속도를 빠르게 할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 경화제를 사용하는 경우에도, 그의 비율은 상기 나타낸 경화제(성분 (B))의 비율(당량비)과 동일할 수 있다.
상기한 성분 (A) 및 성분 (B)와 함께 사용되는 백색 안료(성분 (C))의 예로서는, 산화마그네슘, 산화안티몬, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화아연, 연백, 카올린, 알루미나, 탄산칼슘, 탄산바륨, 황산바륨, 황산아연 및 황화아연 등의 무기 백색 안료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 이들 중, 우수한 광 반사율이 얻어지는 관점에서, 산화티탄이 특히 바람직하다. 루틸형 결정 구조를 갖는 산화티탄을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 유동성 및 차광성의 관점에서, 평균 입경이 0.05 내지 2.0㎛인 루틸형 산화티탄을 사용하는 것이 바람직하다. 광 반사성의 관점에서, 그의 평균 입경은 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.5㎛이다. 또한, 평균 입경은 예를 들어 레이저 회절/산란식 입도 분포 분석기를 사용하여 측정할 수 있다.
백색 안료(성분 (C))의 함유량은, 전체 에폭시 수지 조성물을 기준으로 바람직하게는 5 내지 90중량％이다. 착색성 및 광 반사성의 관점에서, 그의 함량은 전체 에폭시 수지 조성물을 기준으로 10 내지 80중량％인 것이 특히 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 성분 (C)의 함유량이 지나치게 적은 경우에는, 충분한 광 반사율이 얻어지기 어려운 경향이 있다. 성분 (C)의 함유량이 지나치게 많은 경우에는, 상당한 점도 증가 때문에 혼련 등을 통한 에폭시 수지 조성물의 제조에 곤란이 발생할 가능성이 있다.
성분 (A) 내지 (C)와 함께 사용되는 특정한 산화 방지제(성분 (D))로서는, 힌더드 페놀 산화 방지제, 술피드 산화 방지제 및 힌더드 아민 산화 방지제가 언급될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 구체적으로, 힌더드 페놀 산화 방지제의 예로서는, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 트리에틸렌 글리콜 비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 2,4-비스-(n-옥틸티오)-6-(4-히드록시-3,5-디-t-부틸아닐리노)-1,3,5-트리아진, 펜타에리트리틸 테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 2,2-티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, N,N'-헥사메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신남아미드), 디에틸 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질포스포네이트 및 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠을 들 수 있다. 술피드 산화 방지제의 예로서는, 티오프로피온산의 알킬 에스테르, 티오비스페놀의 알킬프로피온산 에스테르, 머캅토벤즈이미다졸 및 그의 유도체를 들 수 있다. 힌더드 아민 산화 방지제의 예로서는, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜) 세바케이트, 1,2,3,4-테트라키스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜옥시카르보닐)부탄, 숙신산/디메틸-1-(2-히드록실에틸-4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 중축합체, 1-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-1,1-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜옥시카르보닐)펜탄, N,N-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 및 비스(옥틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트를 들 수 있다. 이들 중에서, 경화 저해가 방지되어 우수한 장기 고온 내열성이 얻어지고, 경화물이 우수한 광 반사성을 발휘할 수 있다는 관점에서, 힌더드 페놀 산화 방지제를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀을 사용하는 것이 바람직하다.
특정한 산화 방지제(성분 (D))의 함유량은, 에폭시 수지(성분 (A)) 100중량부 당, 바람직하게는 0.01 내지 10중량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5중량부이다. 이는, 성분 (D)의 함유량이 상기 범위를 벗어나 지나치게 적거나 지나치게 많으면, 내열 변색성의 저하가 발생하는 경향이 있기 때문이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에서는, 선팽창 계수의 감소 및 유동성의 향상을 목적으로, 성분 (A) 내지 (D)와 함께 무기 충전제를 사용할 수 있다. 무기 충전제의 예로서는, 석영 유리 분말, 탈크, 용융 실리카 분말 및 결정성 실리카 분말 등의 실리카 분말, 질화알루미늄 분말 및 질화규소 분말을 들 수 있다. 이들 중에서도, 선팽창 계수의 감소 등의 관점에서, 실리카 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 고충전성 및 고유동성의 관점에서, 구형 용융 실리카 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 충전제의 입경 및 입경 분포에 관해서는, 이들과 백색 안료(성분 (C))의 입경 및 입경 분포의 조합이, 에폭시 수지 조성물을 트랜스퍼 성형 등에 의해 성형할 때 버의 발생을 최소화하는 데 효과적이도록 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 무기 충전제의 평균 입경은 5 내지 60㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다.
무기 충전제의 함유량은, 백색 안료(성분 (C))와 무기 충전제의 총 함유량이 전체 에폭시 수지 조성물을 기준으로 10 내지 98중량％가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 그의 총 함유량은 15 내지 45중량％이다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물에는, 상기한 성분 (A) 내지 (D) 및 무기 충전제 이외에, 필요에 따라 경화 촉진제, 변성제, 난연제, 탈포제, 레벨링제 및 이형제 등의 각종 첨가제를 적절히 혼입시킬 수 있다.
경화 촉진제의 예로서는, 1,8-디아자-비시클로[5.4.0]운데센-7, 트리에틸렌디아민, 트리-2,4,6-디메틸아미노메틸페놀, N,N-디메틸벤질아민, N,N-디메틸아미노 벤젠 및 N,N-디메틸아미노시클로헥산 등의 3급 아민, 2-에틸-4-메틸이미다졸 및 2-메틸이미다졸 등의 이미다졸, 트리페닐포스핀, 테트라페닐포스포늄 테트라페닐보레이트 및 테트라-n-부틸포스포늄 o,o-디에틸 포스포로디티오에이트 등의 인 화합물, 4급 암모늄염, 유기 금속염 및 그의 유도체를 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 이들 경화 촉진제 중에서, 3급 아민, 이미다졸 및 인 화합물이 바람직하다. 이들 경화 촉진제 중에서도, 착색도가 적고, 투명하며 강인한 경화물을 얻는다는 관점에서, 인 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
경화 촉진제의 함유량은, 에폭시 수지(성분 (A))를 기준으로 0.001 내지 8.0중량％로 설정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 그의 함유량은 0.01 내지 3.0중량％이다. 그 이유는 다음과 같다. 경화 촉진제의 함유량이 지나치게 적으면, 충분한 경화 촉진 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 경화 촉진제의 함유량이 지나치게 많으면, 얻어지는 경화물이 변색되는 경향이 있다.
난연제의 예로서는, 수산화마그네슘 등의 금속 수산화물, 브롬 화합물 난연제, 질소 화합물 난연제 및 인 화합물 난연제를 들 수 있다. 또한, 삼산화안티몬 등의 난연 보조제도 사용가능하다.
변성제의 예로서는, 글리콜, 실리콘 및 알코올 등의 종래 공지의 변성제를 들 수 있다.
탈포제의 예로서는, 실리콘 등의 종래 공지의 탈포제를 들 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 예를 들어 하기 방식으로 제조할 수 있다. 즉, 상기한 성분 (A) 내지 (D)를, 무기 충전제 및 폴리오르가노실록산, 및 임의로 또한 필요에 따라 각종 첨가제와 적절히 배합한다. 그 후, 이들 성분을 혼련기 등에 의해 혼련 및 용융 혼합한다. 얻어진 혼합물을 분쇄한다. 이렇게 하여, 분말상 에폭시 수지 조성물을 제조할 수 있다.
상기 얻어진 에폭시 수지 조성물은, 광 반사율이 450 내지 800nm의 파장 범위에서 바람직하게는 80％ 이상, 보다 바람직하게는 90％ 이상인 경화물을 생성한다. 그의 광 반사율의 상한은 통상적으로 100％이다. 광 반사율은 예를 들어 하기 방식으로 측정된다. 두께 1mm의 에폭시 수지 조성물의 경화물을 소정 경화 조건 하에, 예를 들어 150℃에서 4분 동안 성형하고, 이어서 150℃에서 5시간 동안 경화시켜 제조한다. 상기 경화물의 반사율을 상기 범위 내의 파장에서 분광 광도계(예를 들어, 자스코사(JASCO Corp.) 제조의 분광 광도계 V-670)를 사용하여 실온(25±10℃)에서 측정할 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 얻어지는 광반도체 장치는 예를 들어 하기 방식으로 제조된다. 즉, 금속 리드 프레임을 트랜스퍼 성형기의 금형 내에 설치하고, 상기 에폭시 수지 조성물을 사용하여 트랜스퍼 성형에 의해 리플렉터를 형성한다. 상기 리플렉터를 광반도체 소자가 탑재되는 영역을 둘러싸도록 형성한다. 이렇게 하여, 광반도체 장치용 금속 리드 프레임을 제작한다. 이어서, 금속 리드 프레임 상 및 리플렉터 내측에 위치한 광반도체 소자 탑재 영역에 광반도체 소자를 탑재하고, 필요에 따라 와이어 본딩을 행한다. 이렇게 하여, 도 1에 나타낸 바와 같은, 리플렉터(3)를 갖는 금속 리드 프레임(1), 및 상기 금속 리드 프레임(1) 상에 탑재되는 광반도체 소자(2)를 구비한 유닛이며, 상기 리플렉터(3)는 광반도체 소자(2)를 둘러싸도록 형성된 광반도체 장치를 제작한다. 도 1에서, 부호 4는 금속 리드 프레임(1) 상에 형성된 전극 회로(도시하지 않음)와 광반도체 소자(2)를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어를 나타낸다. 상기 광반도체 장치에서는, 광반도체 소자(2)를 포함하는 리플렉터(3) 내측에 위치한 영역은 실리콘 수지 등으로 밀봉된다.
광반도체 장치의 다른 구성을 도 2 내지 도 4에 나타낸다. 도 2에 나타낸 광반도체 장치에서는, 광반도체 소자(2)가 탑재되는 금속 리드 프레임(1a)(또는 기판) 상에만 리플렉터(3a)가 형성되어 있다. 도 3에 나타낸 광반도체 장치는, 도 1에 나타낸 광반도체 장치와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 그러나, 도 3에 나타탠 광반도체 장치에서는, 광반도체 소자(2)의 주위 및 리플렉터(3) 내의 영역에 위치한 금속 리드 프레임(1)의 영역 상에도 리플렉터(3)가 형성되어 있다. 도 4에 나타낸 광반도체 장치는, 도 2에 나타낸 광반도체 장치와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 그러나, 도 4에 나타낸 광반도체 장치에서는, 광반도체 소자(2)의 주위 및 리플렉터(3a) 내의 영역에 위치한 금속 리드 프레임(1a)(또는 기판)의 영역 상에도 리플렉터(3a)가 형성되어 있다. 이들 도 2 내지 도 4에 나타낸 광반도체 장치의 구성에서, 도 1에 나타낸 광반도체 장치에서와 동일한 부분은 동일한 부호로 표시한다.
본 발명에 따르면, 도 2 및 도 4에 나타낸 광반도체 장치에서는, 금속 리드 프레임(1a) 대신에 각종 기판을 사용할 수 있다. 각종 기판의 예로서는, 유기 기판, 무기 기판 및 플렉시블 프린트 배선판을 들 수 있다. 도 2 및 도 4에 나타낸 광반도체 장치의 금속 리드 프레임(1a) 및 이러한 각종 기판은, 각각 그의 표면 상에 전극 회로(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
<실시예>
이하, 실시예를 비교예와 함께 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것으로 간주되지 않아야 한다.
우선, 에폭시 수지 조성물의 제조에 앞서, 하기에 나타내는 성분을 준비하였다.
[에폭시 수지]
트리글리시딜 이소시아누레이트(에폭시 당량: 100)
[경화제]
메틸헥사히드로프탈산 무수물(산 당량: 168)
[산화티탄]
루틸형; 평균 입경 0.2㎛
[실리카 분말]
구형 용융 실리카; 평균 입경 23㎛
[산화 방지제 d1]
9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥시드
[산화 방지제 d2]
2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀
[경화 촉진제]
테트라-n-부틸포스포늄 o,o-디에틸 포스포로디티오에이트
[실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3]
후술하는 표 1에 나타내는 성분을 상기 표에 나타내는 각 제형에 따라 함께 넣고, 비커 중에서 용융 혼합하였다. 각 혼합물을 숙성시키고, 이어서 실온(25℃)으로 냉각시키고, 분쇄하였다. 이렇게 하여, 목적하는 분말상 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.
이렇게 얻어진 실시예 및 비교예의 에폭시 수지 조성물에 대해 반사율(초기 단계 및 고온 방치 후) 및 실리콘 수지 경화성을 조사/평가하였다. 그 결과도 표 1에 나타낸다.
[반사율]
각 에폭시 수지 조성물을 사용하여, 두께 1mm의 시험편을 소정 경화 조건(조건: 150℃에서 4분 동안 성형 및 150℃에서 5시간 동안 경화) 하에 제조하였다. 상기 시험편(경화물)에 대해 초기 단계 및 180℃에서 72시간 동안 방치한 후의 반사율을 조사하였다. 측정 장치로서 자스코사 제조의 분광 광도계 V-670을 사용하고, 파장 450 내지 800nm의 광의 반사율을 실온(25℃)에서 측정하여, 전체 영역에 걸쳐서 반사율 80％ 이상이 유지되는지를 확인하였다. 450nm의 반사율의 값을 대표값으로서 나타낸다.
[실리콘 수지 경화성]
각 에폭시 수지 조성물을 사용하여, 두께 1mm의 시험편을 소정 경화 조건(조건: 150℃에서 4분 동안 성형 및 150℃에서 5시간 동안 경화) 하에 제조하였다. 상기 시험편(경화물)을 핫 플레이트를 사용하여 각 시험편의 표면의 온도가 150℃가 되도록 가열하였다. 열경화성 실리콘 수지(신에쓰 가가꾸사(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 제조의 KER-2500)를 각 시험편의 표면 상에 적하하고(0.05g), 10분 동안 가열하였다. 가열 후, 실리콘 수지를 시험편으로부터 박리하였다. 박리 후 시험편에 실리콘 수지가 일부 부착되어 잔류하였는지, 및 외력을 받을 때 잔류 부분이 유동하였지의 여부에 기초하여, 경화가 완전하게 이루어졌는지의 여부(경화성)를 결정하였다.
양호: 경화가 완전히 이루어지고, 외력을 받을 때 유동이 발생하지 않았음.
불량: 경화가 불완전하고, 외력을 받을 때 유동이 발생하였음.
Figure pat00001
상기 결과는, 실시예의 시험편은 초기 반사율 및 장기 고온 방치 후에 측정한 반사율 각각에 관해서 높은 값이 얻어졌음을 나타낸다. 이로부터, 실시예의 시험편은 장기 고온 내열성이 우수함을 알 수 있다. 또한, 특정한 산화 방지제 d2를 사용하였기 때문에, 실리콘 수지는 경화 저해가 발생하지 않았다.
이에 비해, 특정한 산화 방지제가 아닌 포스핀 산화 방지제를 사용하여 제조된 비교예의 시험편은, 초기 반사율 및 장기 고온 내열성에서는 실시예의 시험편에 비해 열등하지는 않았지만, 실리콘 수지의 경화 저해가 일어났다.
[광반도체 장치의 제조]
이어서, 각 실시예에서 얻어진 분말상 에폭시 수지 조성물을 사용하여, 도 1에 나타낸 구성을 갖는 광반도체 장치를 제조하였다. 즉, 얼로이 42(은 도금)로 제조된 리드 프레임(1)을 준비하고, 그 위에 광반도체 소자(크기: 0.3mm×0.3mm)(2)를 탑재하고, 금속 리드 프레임(1) 상에 형성된 전극 회로와 광반도체 소자(2)를 본딩 와이어(4)로 전기적으로 접속하였다. 이어서, 상기 리드 프레임(1)을 트랜스퍼 성형기에 세팅하고, 상기 에폭시 수지 조성물을 사용하여 트랜스퍼 성형을 행함으로써, 도 1에 나타낸 바와 같은 리플렉터(3), 금속 리드 프레임(1), 및 상기 금속 리드 프레임(1) 상에 탑재된 광반도체 소자(2)를 포함하는 유닛인 광반도체 장치를 제조하였다(성형 조건: 150℃에서 4분 동안 성형 및 150℃에서 3시간 동안 경화). 실리콘 수지(신에쓰 가가꾸사 제조의 KER-2500)를 사용하여, 상기 광반도체 소자(2)가 포함된 리플렉터(3) 내의 공간을 밀봉하였다. 그 결과, 리플렉터(3)와 실리콘 수지 사이의 계면에서 경화 저해가 발생하지 않고, 문제가 없는 만족스러운 광반도체 장치가 얻어졌다.
본 발명을 구체적인 실시형태를 참고로 상세히 설명하였지만, 그의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
또한, 본 출원은 2010년 10월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-225657호에 기초하며, 그 내용은 본원에 참고로 도입된다.
본원에 인용된 모든 참고문헌은 그 전문이 본원에 참고로 도입된다.
또한, 본원에 인용된 모든 참고문헌은 전체로서 도입된다.
본 발명의 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물은, 예를 들어 실리콘 수지로 밀봉되는 광반도체 장치에 탑재되는 광반도체 소자로부터 방출되는 광을 반사시키는 리플렉터의 형성용 재료로서 유용하다.
1: 금속 리드 프레임
2: 광반도체 소자
3: 리플렉터
4: 본딩 와이어

Claims (8)

  1. 광반도체 소자 탑재 영역을 가지며 상기 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 리플렉터를 갖는 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물이며, 상기 에폭시 수지 조성물은 리플렉터 형성용 에폭시 수지 조성물이고, 하기 성분 (A) 내지 (D)를 포함하는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
    (A) 에폭시 수지;
    (B) 경화제;
    (C) 백색 안료; 및
    (D) 힌더드 페놀 산화 방지제, 술피드 산화 방지제 및 힌더드 아민 산화 방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 산화 방지제.
  2. 제1항에 있어서, 성분 (D)가 성분 (A)로서의 에폭시 수지 100중량부 당 0.01 내지 10중량부의 양으로 함유되는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 성분 (C)로서의 백색 안료가 산화티탄인, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 성분 (A) 내지 (D)에 추가로 무기 충전제를 더 함유하는, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 조성물로부터 형성되는 리플렉터의 표면의 광 반사율이, 450 내지 800nm의 파장 범위에서 80％ 이상인, 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물.
  6. 광반도체 소자 탑재 영역을 가지며 상기 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 리플렉터를 갖는 광반도체 장치용 리드 프레임이며,
    상기 리플렉터는 제1항에 따른 광반도체 장치용 에폭시 수지 조성물로부터 형성되는, 광반도체 장치용 리드 프레임.
  7. 제6항에 따른 광반도체 장치용 리드 프레임; 및
    상기 리드 프레임의 소정 위치에 탑재되는 광반도체 소자를 포함하는 광반도체 장치.
  8. 제7항에 있어서, 리플렉터로 둘러싸인 광반도체 소자를 포함하는 영역이 실리콘 수지로 밀봉되는, 광반도체 장치.
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