(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に凹部を形成すると共に凹部に光半導体素子を収納し、凹部の開口を覆うようにカバーを設けた光半導体装置の上記基材を形成するための光半導体装置用樹脂組成物であって、エポキシ当量が１７０以下のエポキシ樹脂と、水酸基当量が１３０以下の硬化剤とを含有して成ることを特徴とする光半導体装置用樹脂組成物。
【請求項２】
８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて７２時間吸湿させたときの吸湿率が０．２ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【請求項３】
下記（１）の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【化１】
0003598963.tif 000007
【請求項４】
下記（２）の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【化２】
0003598963.tif 000008
【請求項５】
下記（３）の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【化３】
0003598963.tif 000009
【請求項６】
硬化剤として下記（４）の構造を有するフェノール樹脂を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【化４】
0003598963.tif 000010
【請求項７】
無機充填材を６５〜９３重量％含有して成ることを特徴とする請求項
１乃至６のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【請求項８】
ガラス転移点以下における線膨張係数が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【請求項９】
熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【請求項１０】
硬化促進剤としてイミダゾール類を含有して成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光半導体装置用樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの光半導体素子を用いて形成される光半導体装置を製造する際に用いられる光半導体装置用樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１に示すような光半導体装置が提案されている。この光半導体装置は中空パッケージタイプのものであって、基材１に凹部２を形成すると共に凹部２に光半導体素子３を取り付けて収納し、基材１の片面に開口した凹部２の開口を覆うようにしてカバー４を設けることによって形成されるものである。５はシール材であって、基材１とカバー４を接着すると共に凹部２を密閉するものである。また、カバー４はガラス板やレンズなどの透光性のある部材で形成されるものであって、カバー４を通して外部の光を光半導体素子３で受光したり、カバー４を通して光半導体素子３で発した光を外部に放射したりすることができるものである。
【０００３】
このような光半導体装置において、基材１はエポキシ樹脂を含有する樹脂組成物で形成するようにしている。エポキシ樹脂は優れた接着性や低吸湿性の特徴を有するものであり、この特徴を利用して、エポキシ樹脂で半導体や電子部品を封止する方法が主流を占めてきている。これは、ガラス、金属、セラミックを用いたハーメチックシール法に比べて大量生産性やコストメリットが優れるためである。
【０００４】
このようなエポキシ樹脂を含有する樹脂組成物を用いる封止法においては、例えば、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂、無機充填材として溶融シリカ、硬化促進剤として有機リン化合物を主成分とする樹脂組成物からなる成形材料が一般的に使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来から用いられている樹脂組成物は金属やセラミックに比べて透湿性が高く、図１に示すような中空パッケージタイプの基材１を形成した場合は、基材１を通じて凹部２に湿気が侵入し、カバー４の内面に結露や曇りが発生し易いという問題があった。
【０００６】
また、基材１の透湿性を低下させるために基材１の吸湿性を向上させると、吸湿によって基材１自体が伸長して寸法変化が大きくなり、その結果、カバー４が外れやすくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、吸湿性が大きくて透湿性が低いにもかかわらず、吸湿による寸法変化が小さい樹脂組成物で基材１を形成することが望まれていた。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、吸湿性が大きくて透湿性が低く、しかも吸湿による寸法変化が小さい光半導体装置用樹脂組成物及びこれを用い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に係る光半導体装置用樹脂組成物は、基材１に凹部２を形成すると共に凹部２に光半導体素子３を収納し、凹部２の開口を覆うようにカバー４を設けた光半導体装置の上記基材１を形成するための光半導体装置用樹脂組成物であって、エポキシ当量が１７０以下のエポキシ樹脂と、水酸基当量が１３０以下の硬化剤とを含有して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１の構成に加えて、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて７２時間吸湿させたときの吸湿率が０．２ｗｔ％以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１又は２の構成に加えて、下記（１）の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
【化５】
0003598963.tif 000002
【００１３】
また、本発明の請求項４に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至３のいずれかの構成に加えて、下記（２）の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１４】
【化６】
0003598963.tif 000003
【００１５】
また、本発明の請求項５に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至４のいずれかの構成に加えて、下記（３）の構造を有するエポキシ樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１６】
【化７】
0003598963.tif 000004
【００１７】
また、本発明の請求項６に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至５のいずれかの構成に加えて、硬化剤として下記（４）の構造を有するフェノール樹脂を用いて成ることを特徴とするものである。
【００１８】
【化８】
0003598963.tif 000005
【００１９】
また、本発明の請求項７に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至６のいずれかの構成に加えて、無機充填材を６５〜９３重量％含有して成ることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項８に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至７のいずれかの構成に加えて、ガラス転移点以下における線膨張係数が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の請求項９に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至８のいずれかの構成に加えて、熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の請求項１０に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至９のいずれかの構成に加えて、硬化促進剤としてイミダゾール類を含有して成ることを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
エポキシ樹脂はエポキシ当量が１７０以下のものであって、上記（１）（２）（３）の構造を有するもの及びｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりすることができる。尚、エポキシ樹脂はその全部がエポキシ当量１７０以下のものであることが好ましいが、例えば、難燃剤としてエポキシ当量が１７０より大きいエポキシ樹脂を用いてもよい。この場合、本発明の効果を高く得るために、エポキシ当量が１７０より大きいエポキシ樹脂の配合量はエポキシ樹脂全量に対して５０重量％以下、好ましくは１０重量％以下にする。
【００２６】
上記（１）（２）の構造のエポキシ樹脂を用いた場合は、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物の吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができるものである。
【００２７】
上記（３）の構造のエポキシ樹脂を用いた場合は、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物の線膨張率を小さくすることができるものである。
【００２８】
硬化剤としては水酸基当量が１３０以下のものであって、上記（４）の構造を有するもの及び１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有するもの、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールザイロック樹脂、ナフトール樹脂などをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりすることができる。
【００２９】
上記（４）の構造のフェノール樹脂を用いた場合は、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物の吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができるものである。
【００３０】
本発明ではエポキシ樹脂と硬化剤の他に、無機充填材と硬化促進剤を用いることができる。無機充填材としては溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素などをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりすることができるが、入手のしやすさや本発明の光半導体装置用樹脂組成物の流動性などを考慮すると、溶融シリカや結晶シリカを用いるのが好ましい。また、硬化促進剤としては２−メチルイミダゾールや２−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類及びトリフェニルフォスフィン、有機リン化合物、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン）、ＤＢＮ（１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン）などのアミン系硬化促進剤などをそれぞれ単独で用いたりあるいは複数種併用したりすることができる。
【００３１】
上記の他に、必要に応じてワックス、カップリング剤、難燃剤、シリコーン可撓剤などを用いても良い。
【００３２】
そして、本発明の光半導体装置用樹脂組成物を調製するにあたっては、上記のエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、硬化促進剤及びその他の材料を配合し、ミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、ニーダーやロール等で加熱混練するようにする。また、上記の混練後に必要に応じて冷却固化し、粉砕して粉状にしても良い。
【００３３】
エポキシ樹脂に対する硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂の全量／硬化剤の全量＝０．５〜１．５（当量比）、好ましくは０．８〜１．３に設定する。この配合割合が０．５よりも小さいと、硬化剤の配合量が多すぎて経済的に不利となる恐れがあり、また上記の配合割合が１．５を超えると、硬化剤の配合量が少なすぎて硬化不足になる恐れがある。また、無機充填材は本発明の光半導体装置用樹脂組成物の全体量に対して６５〜９３ｗｔ％、好ましくは７０〜８５ｗｔ％、さらに好ましくは７５〜８５ｗｔ％配合するのが好ましい。無機充填材の配合量が光半導体装置用樹脂組成物の全体量に対して６５ｗｔ％未満であれば、光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物の吸湿率が大幅に増加して吸湿による寸法変化率が大きくなる恐れがあり、無機充填材の配合量が光半導体装置用樹脂組成物の全体量に対して９３ｗｔ％を超えると、光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物の吸湿率が低くなって透湿性が大きくなる恐れがある。
【００３４】
さらに、硬化促進剤は全樹脂成分（エポキシ樹脂と硬化剤）に対して０．１〜５．０重量％配合するのが好ましい。硬化促進剤の配合量が全樹脂成分の配合量に対して０．１重量％未満であれば、硬化促進効果を高めることができず、硬化促進剤の配合量が全樹脂成分の配合量に対して５．０重量％を超えると、成形性に不具合を生じる恐れがあり、また、硬化促進剤の配合量が多くなって経済的に不利となる恐れがある。
【００３５】
一方、本発明の光半導体装置は図１に示すように、基材１に凹部２を形成すると共に凹部２にＣＣＤ等の光半導体素子３を取り付けて収納し、基材１の片面に開口した凹部２の開口を覆うようにしてガラスやレンズ等で形成されるカバー４を配置し、基材１とカバー４とをシール材５で接着することによって形成されている。そして、本発明の光半導体装置用樹脂組成物は基材１を形成するための成形材料として用いるものであり、例えば、トランスファー成形などで凹部２を有する基材１に成形することができる。また、基材１を成形する際にリードフレーム１０を同時にインサート成形し、凹部２に収納された光半導体素子３とリードフレーム１０とをワイヤー１１で電気的に接続して光半導体装置を形成することができるものである。
【００３６】
そして、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物（基材１）は、エポキシ当量が１７０以下のエポキシ樹脂と、水酸基当量が１３０以下の硬化剤とを含有するので、吸湿率が大きくて透湿性が低いにもかかわらず、吸湿による寸法変化が小さいものであり、従って、基材１が吸湿することによって基材１を通じて凹部２に湿気が侵入することが無くなって、カバー４の内面に結露や曇りが発生し難くなるものであり、また、吸湿による基材１の寸法変化が小さくなってカバー４が基材１から外れ難くなるものである。
【００３７】
本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物（基材１）は、上記のような光半導体装置における効果をより効果的に発揮するために、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて７２時間吸湿させたときの吸湿率が０．２ｗｔ％以上であることが好ましい。この吸湿率が０．２ｗｔ％未満であれば、上記の光半導体装置において、基材１を通じて凹部２に湿気が侵入しやすくなってカバー４の内面に結露や曇りが発生しやすくなる恐れがある。尚、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて７２時間吸湿させたときの吸湿率の上限は特に設定されないが、０．６ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【００３８】
また、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物（基材１）は、ガラス転移点以下における線膨張係数が２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。この線膨張率が２０ｐｐｍより大きくなると、カバーとの膨張差によりカバーがはずれる恐れがある。尚、ガラス転移点以下における線膨張係数の下限は特に設定されないが、３ｐｐｍ以上であるのが好ましい。
【００３９】
また、本発明の光半導体装置用樹脂組成物及びその硬化物（基材１）は、熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。この熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、半導体素子（チップ）３の発熱を十分に放熱できず、機能不良になる恐れがある。尚、熱伝導率の上限は特に設定されないが、５．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるのが好ましい。
【００４０】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４１】
（実施例１〜１０及び比較例１〜３）
表１に示す配合量で材料をミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、ニーダーやロール等で加熱混練（温度１１０℃、時間５分）して光半導体装置用樹脂組成物を調製した。尚、表１に示す各材料としては以下のものを用いた。
【００４２】
式（１）に示すエポキシ樹脂としては、日本化薬（株）製の「ＥＰＰＮ５０１Ｈ」（エポキシ当量ｅｑ＝１６４でｎ＝０〜１０の混合物）を用いた。
【００４３】
式（２）に示すエポキシ樹脂としては、大日本インキ（株）製の「ＥＸＡ４７００」（エポキシ当量ｅｑ＝１６３）を用いた。
【００４４】
式（３）に示すエポキシ樹脂としては、大日本インキ（株）製の「ＨＰ４０３２Ｄ」（エポキシ当量ｅｑ＝１５０）を用いた。
【００４５】
ｏ−クレゾールノボラックエポキシ樹脂としては、住友化学（株）製の「ＥＳＣＮ−ＸＬ」（エポキシ当量ｅｑ＝１９５）を用いた。
【００４６】
フェノールノボラック樹脂としては、群栄化学（株）製の「ＰＳＭ」（水酸基当量ｅｑ＝１０５）を用いた。
【００４７】
式（４）に示すフェノール樹脂としては、明和化成（株）製の「ＭＥＨ７５００」（水酸基当量ｅｑ＝９７）を用いた。
【００４８】
フェノールザイロック樹脂としては、住金ケミカル（株）製の「ＨＥ１００Ｃ」（水酸基当量ｅｑ＝１６９）を用いた。
【００４９】
無機充填材としては、溶融シリカと結晶シリカの混合物であって、表面をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランで処理したものを用いた。
【００５０】
ブロム化エポキシ樹脂（難燃剤）としては、住友化学（株）製の「ＥＳＢ４００」（エポキシ当量ｅｑ＝４００）を用いた。
【００５１】
上記の実施例１〜１０及び比較例１〜３について、以下の試験を行った。
【００５２】
（吸湿率の測定）
実施例１〜１０及び比較例１〜３を用いて、直径φ５０ｍｍで３ｍｍ厚の円板を成形し、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて７２時間吸湿させ、吸湿前後での重量変化率を求め、これを吸湿率とした。
【００５３】
（寸法変化率）
実施例１〜１０及び比較例１〜３を用いて、直径φ５０ｍｍで３ｍｍ厚の円板を成形し、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて５００時間吸湿させ、吸湿前後での寸法変化率（伸び量）を求めた。
【００５４】
（線膨張係数及びガラス転移温度）
実施例１〜１０及び比較例１〜３について、ディラトメーター（横形ＴＭＡ）を用いて、線膨張係数及びガラス転移温度を求めた。
【００５５】
線膨張係数はガラス転移温度以下の温度での傾きより求めた。
【００５６】
ガラス転移温度はα１、α２の接線の交点の温度とした。
【００５７】
（熱伝導率）
実施例１〜１０及び比較例１〜３を用いて、直径φ１００ｍｍで２５ｍｍ厚の円板を成形し、迅速熱伝導計（昭和電工社製）を用いて測定した。
【００５８】
結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
0003598963.tif 000006
【００６０】
表１から明らかなように、実施例１〜１０の光半導体装置用樹脂組成物の硬化物は比較例１〜３のものに比べて、吸湿率が大きくて寸法変化率が小さくなった。従って、実施例１〜１０の光半導体装置用樹脂組成物の硬化物は吸湿性が大きいことにより透湿性が低いものであり、また、吸湿による寸法変化が小さいものであると言える。
【００６１】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１の発明は、エポキシ当量が１７０以下のエポキシ樹脂と、水酸基当量が１３０以下の硬化剤とを含有するので、吸湿性が大きくて透湿性が低く、しかも吸湿による寸法変化を小さくすることができるものである。従って、凹部に光半導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーとを有する光半導体装置において、基材を形成するための樹脂組成物として用いることによって、基材で吸湿させて基材を通じて凹部に湿気が侵入するのを防止することができ、カバーの内面に結露や曇りが発生し難くなるものであり、また、吸湿による基材の寸法変化を小さくすることができ、カバーが基材から外れにくくなるものである。
【００６２】
また、本発明の請求項２に係る発明は、８５℃／８５％ＲＨの雰囲気中にて７２時間吸湿させたときの吸湿率が０．２ｗｔ％以上であるので、吸湿性を大きくすることができるものであり、従って、凹部に光半導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーとを有する光半導体装置において、基材を形成するための樹脂組成物として用いることによって、基材で吸湿させて基材を通じて凹部に湿気が侵入するのを防止することができ、カバーの内面に結露や曇りが発生し難くなるものである。
【００６３】
また、本発明の請求項３に係る発明は、上記（１）の構造を有するエポキシ樹脂を用いるので、吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができるものである。
【００６４】
また、本発明の請求項４に係る発明は、上記（２）の構造を有するエポキシ樹脂を用いるので、吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができるものである。
【００６５】
また、本発明の請求項５に係る発明は、上記（３）の構造を有するエポキシ樹脂を用いるので、線膨張率を小さくすることができるものである。
【００６６】
また、本発明の請求項６に係る発明は、硬化剤として上記（４）の構造を有するフェノール樹脂を用いるので、吸湿率を大きくし、且つ線膨張率を小さくすることができるものである。
【００６７】
また、本発明の請求項７に係る発明は、無機充填材を６５〜９３重量％含有するので、吸湿率が大幅に増加することなくて寸法変化率が大きくなるのを防止することができるものであり、また、吸湿率が低くなって透湿性が大きくなるのを防止することができるものである。
【００６８】
また、本発明の請求項８に係る発明は、ガラス転移点以下における線膨張係数が２０ｐｐｍ以下であるので、凹部に光半導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーとを有する光半導体装置において、基材を形成するための樹脂組成物として用いることによって、基材とカバーの膨張差を小さくすることができ、カバーが基材から外れにくくなるものである。
【００６９】
また、本発明の請求項９に係る発明は、熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるので、凹部に光半導体素子を収納した基材と凹部の開口を覆うカバーとを有する光半導体装置において、基材を形成するための樹脂組成物として用いることによって、半導体素子の発熱を十分に放熱できることができ、機能不良を減少させることができるものである。
【００７０】
また、本発明の請求項１０に係る光半導体装置用樹脂組成物は、請求項１乃至９のいずれかの構成に加えて、硬化促進剤としてイミダゾール類を含有するので、吸湿率を大きくすることができるものである。
【００７１】
また、本発明を用いて、基材に凹部を形成すると共に凹部に光半導体素子を収納し、凹部の開口を覆うようにカバーを設けた光半導体装置の上記基材を形成するので、基材に吸湿させて基材を通じて凹部に湿気が侵入するのを防止することができ、カバーの内面に結露や曇りが発生し難くなるものであり、また、吸湿による基材の寸法変化を小さくすることができ、カバーが基材から外れにくくなるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  基材
２  凹部
３  光半導体素子
４  カバー
５  シール材
【図１】
0003598963.tif 000011