(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤を必須成分として含有する光半導体用エポキシ樹脂組成物において、離型剤として下記式（１）の化学式で示され、プロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％である化合物を用い、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤の合計量の０．１〜５重量％配合して成ることを特徴とする光半導体用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
0003617386.tif 000005
【請求項２】
式（１）の離型剤の分子量が５００〜３０００の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物で光半導体が封止されて成ることを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＥＰＲＯＭ等の光半導体素子を封止するために用いられるトランスファーモールド用エポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂組成物を用いて封止した光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エポキシ樹脂組成物は、透明性、密着性、耐湿性、電気絶縁性、耐熱性等に優れていることから、発光素子や受光素子等の光半導体素子の封止材として広く利用されている。また封止方法としては、生産性、コストの面でメリットがあるトランスファーモールドが最も主流に用いられている。このようなトランスファーモールドで樹脂封止を行う場合には、成形品の金型からの離型性を向上させるという目的で、エポキシ樹脂組成物に内部離型剤を添加するのが一般に行われている。
【０００３】
しかしながら、光半導体素子の封止材としては透明性が重要視されているために、内部離型剤にはエポキシ樹脂組成物との相溶性が要求されるが、この要求を満たして透明性を追求しようとすると、離型効果の低い内部離型剤しか使用することができないか、或いは内部離型剤の添加量を少量に抑える必要があり、結局は良好な離型性が得られないのが実状であった。
【０００４】
そこで、トランスファーモールドで樹脂封止を行う場合には、フッ素系又はシリコーン系のスプレータイプ等の外部離型剤を金型に吹き付けて、離型性を向上させることが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外部離型剤を使用する場合は、封止材自体の離型性は改善されていないため、生産が進むにつれ金型からの離型性が徐々に悪化してくる。すると樹脂封止工程前において、外部離型剤を金型に吹き付けなければならないといったことが必要に応じて生ずることとなり、成形サイクルを悪化させ、生産効率を低下させることとなる。また外部離型剤自体のコストも嵩むものであり、さらに環境に悪影響を及ぼす溶剤が含有されているなどの問題があって、このような外部離型剤の使用は好ましくない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、外部離型剤を必要とせず、持続的に良好な離型性を示す成形を行うことができ、しかも外観上白濁がなく、高い透明性を有する成形品を得ることができる光半導体用エポキシ樹脂組成物及びこれにより封止さ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る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必須成分として含有する光半導体用エポキシ樹脂組成物において、離型剤として下記式（１）の化学式で示され、プロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％である化合物を用い、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤の合計量の０．１〜５重量％配合して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
【化２】
0003617386.tif 000002
【０００９】
また請求項２の発明は、式（１）の離型剤の分子量が５００〜３０００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３に係る光半導体装置は、請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物で光半導体が封止されて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明において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していれば特に制限はないが、比較的着色の少ないものが用途上好ましい。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、脂環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、脂肪族系エポキシ樹脂等が挙げられ、併用又は単独で用いるものである。尚、タブレット化する際には、固形樹脂を併用又は単独で用いた方が調製し易くなるものである。
【００１３】
また硬化剤としては、エポキシ樹脂と硬化反応を示すものであれば特に制限はないが、比較的着色の少ないものが用途上好ましい。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、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ある。この他にアミン系硬化剤も挙げることができるが、硬化時の変色が大きく、使用する際には添加量等に注意を要する。上述した硬化剤は併用又は単独で用いるものである。ここで硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂に対する硬化剤の当量比が０．８〜１．２となるように設定するのが好ましい。
【００１４】
また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作用を有するものであれば特に制限はないが、比較的着色の少ないものが用途上好ましい。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、２−メチルイミダゾール、２−フェニル−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、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、テトラフェニルホスホニウム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等が挙げられ、併用又は単独で用いるものである。ここで硬化促進剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物全量に対して０．１〜３．０重量％となるように設定するのが好ましい。
【００１５】
また離型剤としては、上記式（１）で示されるものであって、分子中のプロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％である化合物を用いるものである。ここでプロピレンオキサイド付加率とは、プロピレンオキサイド基の分子量が上記式（１）で示される離型剤の分子量に占める割合をいい、エチレンオキサイド付加率も同様に、エチレンオキサイド基の分子量が上記式（１）で示される離型剤の分子量に占める割合をいう。分子中のプロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０％未満であると、透明性を得ることが困難となり、９０％を超えると、透明性は良好であるが離型効果が低下したり、吸湿し易くなって吸湿時に白濁したり、素子との密着性が低下したりするなどして、耐湿信頼性等が大きく低下するおそれがあるものである。但し、白濁しない程度に分子中のプロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０％未満のものを併用することは可能である。
【００１６】
ここで上記式（１）で示される離型剤の配合量は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤の合計量の０．１〜５重量％の範囲に設定するものである。０．１重量％未満であると、離型効果が低下して連続成形が不可能となることがあるものであり、５重量％を超えると、離型効果を得ることは可能であるが、白濁し易くなったり、素子との密着性が低下したりするなどして耐湿信頼性等が大きく低下するおそれがあるものである。
【００１７】
また上記式（１）で示される離型剤の分子量は、５００〜３０００の範囲であることが好ましい。分子量が５００未満であると、離型効果を得ることが困難であり、分子量が３０００を超えると、離型効果を得ることは可能であるが透明性を得ることが困難となるものである。
【００１８】
本発明に係る光半導体用エポキシ樹脂組成物は、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、離型剤を必須成分とし、さらに必要に応じて、変色防止剤、老化防止剤、染料、シリカ等の無機充填剤、変性剤、可塑剤、希釈剤等を溶解混合した後に、ホモミキサー等の高速攪拌装置で溶融混合、又は三本ロール等で溶融混練し、これを冷却固化させてから粉砕して、必要に応じてタブレット状に打錠することによって製造することができるものである。また、室温で液体となる性状の場合は、溶解混合又は溶融混練までで製造することができるものである。
【００１９】
そして上記のようにして調製したエポキシ樹脂組成物を用いて封止成形することによって、光半導体装置を作製することができるものである。例えば、エポキシ樹脂組成物が固形の場合は、タブレットをトランスファー成形することによって、或いはエポキシ樹脂組成物が液状の場合は、キャスティング方式等で注型、硬化させることによって、光半導体素子をエポキシ樹脂組成物による封止樹脂で封止した光半導体装置を作製することができるものである。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２１】
まず、表１及び表２の配合物をホモミキサー攪拌装置を備えたステンレス容器に入れて、１２０〜１６０℃で溶解混合した。次に、この混合物を冷却した後に粉砕した。そして、この粉末をタブレット状に打錠することによって、実施例１〜８及び比較例１〜６の光半導体用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００２２】
上記のようにして得たエポキシ樹脂組成物の成形品について、光透過率を測定した。まず、トランスファー成形機を用いて、厚み１ｍｍの評価用サンプルを各実施例及び各比較例について作成した。ここで成形条件は、注入時間２０秒、注入圧７．５ＭＰａ、金型温度１６５℃、キュアタイム９０秒である。そして、このようにして得た評価用サンプル全てについて、分光光度計（日立製作所社製「Ｕ−３４００」）を用いて波長９４０ｎｍの光透過率を測定した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２３】
また、上記のようにして得たエポキシ樹脂組成物の成形品について、白濁性を評価した。この評価に用いたサンプルは、上記の光透過率の測定に用いたサンプルと同様の成形条件で作成したものであるが、各実施例及び各比較例について１〜８ｍｍの厚みを有するサンプルを用意した。評価法としては、まず、白色紙に濃さがＢの鉛筆で線を描き、次いで、この線上に評価用サンプルを載置して、この線がサンプルを通して視認できるか否かを判断するものである。これをサンプルの厚みを１〜８ｍｍの範囲で変化させて繰り返し行う。結果を表１及び表２に示す。但し、白色紙に描いた線が８ｍｍの厚みまで見えたときは○、５ｍｍの厚みまで見えたときは△、５ｍｍ未満の厚みでしか見えないときは×とした。
【００２４】
また、上記のようにして得たエポキシ樹脂組成物について、離型性を評価した。まず、金型表面材質と同様にＣｒメッキを施した金属平板上に、直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの形状である成形品をトランスファー成形した。このときの成形条件は、光透過率の測定に用いた評価用サンプルを作成したときの条件と同様である。次に、プッシュプルゲージを用いて、上記の成形品がＣｒメッキ板から離脱するときの抵抗力を測定した。測定結果を表１及び表２に示す。
【００２５】
また、上記のようにして得たエポキシ樹脂組成物について、耐湿信頼性を評価した。まず、半導体素子（外形サイズ４ｍｍ×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封止して１６ＤＩＰ型の評価用サンプルを作成した。このときの封止樹脂の成形条件は、光透過率の測定に用いた評価用サンプルを作成したときの条件と同様である。次に、この評価用サンプルを各実施例及び各比較例について２０個ずつ抜き取って、１２５℃で１２時間アフターキュアした後、６０℃、９５％ＲＨの恒温恒湿槽に投入した。そして、２５０時間ごとに取り出してオープンショートを評価し、累積不良が１０％を超える処理時間を求め、ＮＧとして耐湿信頼性の値とした。尚、１０００時間処理しても累積不良が１０％に達しない場合は、ＯＫとした。
【００２６】
【表１】
0003617386.tif 000003
【００２７】
【表２】
0003617386.tif 000004
【００２８】
＊１：エポキシ当量１８５、油化シェルエポキシ社製「８２７タイプ」
＊２：エポキシ当量２１０、三井石油化学社製「ＶＧ３１０１Ｈ」
＊３：エポキシ当量１０５、日産化学工業社製「ＴＥＰＩＣ」
＊４：分子量１４００、ＰＯ付加率２０％、ＥＯ付加率３０％
＊５：分子量１７５０、ＰＯ付加率３０％、ＥＯ付加率３０％
＊６：分子量２３００、ＰＯ付加率３０％、ＥＯ付加率４０％
＊７：分子量１５００、ＰＯ付加率１０％、ＥＯ付加率１０％
＊８：分子量７５０、ＰＯ付加率０％、ＥＯ付加率０％
＊９：ヘキスト社製「ワックスＳ」
ここで、表１及び表２におけるＰＯ付加率及びＥＯ付加率とは、それぞれプロピレンオキサイド付加率及びエチレンオキサイド付加率を示す。
【００２９】
まず、表１に示す実施例の結果について説明する。
【００３０】
表１に示すとおり、全実施例は透明性が良好であり、白濁がなく、離型性に優れ、しかも耐湿信頼性が高いことが確認された。
【００３１】
また、実施例１，２，６から、上記式（１）で示される離型剤のプロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％の範囲内にあって、且つその配合量が必須成分の合計量に対して０．１〜５重量％の範囲内にあれば、エポキシ樹脂成分が１種であっても、或いは異種併用であっても、得られる成形品の性能には影響がないことが分かる。
【００３２】
また、実施例２〜４から、上記式（１）で示される離型剤のプロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％の範囲内にあれば、成形品の各性能を高く維持できることが分かる。
【００３３】
さらに、実施例２，５，７，８から、上記式（１）で示される離型剤であって、プロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％の範囲内にあれば、異種のものを併用しても、必須成分の合計量に対するこれら異種離型剤の合計量を０．１〜５重量％の範囲内に設定しさえすれば、成形品の各性能を高く維持できることが分かる。
【００３４】
次に、表２に示す比較例の結果を表１に示す実施例の結果と比較して説明する。
【００３５】
比較例１と実施例２とを比較すれば、前者は上記式（１）で示される離型剤が必須成分の合計量に対して０．１重量％未満、ここでは０．０５重量％であるため、離型抵抗力が後者より非常に大きく離型効果が低いことが分かる。従って、連続成形に不向きであると推測される。
【００３６】
また、比較例２と実施例２とを比較すれば、前者は上記式（１）で示される離型剤が必須成分の合計量に対して５重量％を超えて、ここでは２０重量％であるため、白濁し易くなり、しかも耐湿信頼性が後者に比べて著しく低下することが分かる。
【００３７】
また、比較例３と実施例２とを比較すれば、前者においては上記式（１）で示される離型剤のプロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０％未満、ここでは２０％であるため、後者と比べて透明性が低下し、白濁し易くなることが分かる。同様のことが、比較例５と実施例６との間に関しても当てはまる。
【００３８】
また、比較例４と実施例２とを比較すれば、離型剤として従来のものを使用した前者は、後者と比べて白濁し易く、しかも耐湿信頼性が著しく低下することが分かる。
【００３９】
また、比較例６と実施例２とを比較すれば、上記式（１）で示される離型剤であって、プロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の０％、つまり両付加率がいずれも０％であれば、透明性が低下し、白濁し易く、しかも耐湿信頼性が大きく低下することが分かる。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る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必須成分として含有する光半導体用エポキシ樹脂組成物において、離型剤として上記式（１）の化学式で示され、プロピレンオキサイド付加率とエチレンオキサイド付加率の合計が分子量の４０〜９０％である化合物を用い、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤の合計量の０．１〜５重量％配合しているので、透明性と離型性とを共に向上させ、さらに素子との密着性を保持しつつ、耐湿信頼性を確保することができるものである。
【００４１】
また請求項２の発明は、請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物において、式（１）の離型剤の分子量が５００〜３０００の範囲であるので、透明性と離型性とを共に向上させることができるものである。
【００４２】
そして本発明の請求項３に係る光半導体装置は、上記の請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂組成物で光半導体が封止されているので、外観上白濁がなく、光透過性に優れているものである。