(57)【要約】【課題】  基本性能となる透明性を維持した上で、高い耐リフロー性を持つと共に金属（特にＡｇ及び４２アロイ）との密着性が高く、実装信頼性に優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置を提供すること。【解決手段】  エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）を含有してなる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）として、軟化点６０〜９０℃であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、脂環式エポキシ樹脂、ｏ−クレゾ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、トリグリシジルイソシアヌレートのうちの少なくとも１種類以上とを併用して成るものであり、硬化剤（Ｂ）として酸無水物を含有して成るものであり、エポキシ樹脂（Ａ）と前記酸無水物とを予め反応させて成るものであることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）を含有してなる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂（Ａ）として、軟化点６０〜９０℃であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、脂環式エポキシ樹脂、ｏ−クレゾ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、トリグリシジルイソシアヌレートのうちの少なくとも１種類以上とを併用して成るものであり、
硬化剤（Ｂ）として、酸無水物を含有して成るものであり、
エポキシ樹脂（Ａ）と前記酸無水物とを予め反応させて成るもの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。
【請求項２】
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する前記酸無水物の含有量が０．１〜５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記酸無水物として、無水ヘキサヒドロフタル酸又は無水４−メチルヘキサヒドロフタル酸のうちの少なくとも一方を用いて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止し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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ、フォトトランジスター、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光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこれを用いて製造される光半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子や受光素子等の光半導体素子の封止材料として、透明性、密着性、耐湿性、電気絶縁性、耐熱性等に優れる点から、エポキシ樹脂組成物による樹脂封止が主流になっている（例えば、特許文献１−３参照）。特に、エポキシ樹脂組成物によるトランスファーモールドでの樹脂封止は、作業性や量産性の面でも優れている。そして、エポキシ樹脂組成物を用いた光半導体素子のモールド後の後工程においては、従来、半田浸漬による端子挿入実装が主流であった。
【０００３】
近年ではパッケージの小型化・薄型化・環境対応等の市場からの要望により、鉛フリー半田による面実装対応が要求され、高い実装信頼性、特に高温での耐リフロー信頼性が必要となっている。
【０００４】
この耐リフロー性の向上のため、低α化（低線膨張率化）や吸湿率の低下を狙った無機充填材の併用などの検討がこれまでになされてきたが、このような方法では屈折率の変化が起きるため光半導体装置の分野での応用は困難であった。また、基板の金属やウエハーとの密着力を向上させることを目的としてカップリング剤の併用などの検討もなされてきた。
【０００５】
しかし、近年の鉛フリー半田クリームによる高温での半田リフローに対応できるほどの十分なリフロー信頼性は未だ得られておらず、この点について改良の余地があった。
【特許文献１】特開平１１−１８１０６０号公報
【特許文献２】ＷＯ９６／１５１９１号公報
【特許文献３】特開２００２−５３６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基本性能となる透明性を維持した上で、高い耐リフロー性を持つと共に金属（特にＡｇ及び４２アロイ）との密着性が高く、実装信頼性に優れた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）を含有してなる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂（Ａ）として、軟化点６０〜９０℃であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、脂環式エポキシ樹脂、ｏ−クレゾ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、トリグリシジルイソシアヌレートのうちの少なくとも１種類以上とを併用して成るものであり、硬化剤（Ｂ）として酸無水物を含有して成るものであり、エポキシ樹脂（Ａ）と前記酸無水物とを予め反応させて成るものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する前記酸無水物の含有量が０．１〜５質量％であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物においては、前記酸無水物として、無水ヘキサヒドロフタル酸又は無水４−メチルヘキサヒドロフタル酸のうちの少なくとも一方を用いて成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る光半導体装置においては、請求項１乃至３のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明の請求項１に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、基本性能となる透明性を維持した上で、耐リフロー性を高く得ることができると共に金属（特にＡｇ及び４２アロイ）との密着性を高めることができ、優れた実装信頼性を得ることができるものである。
【００１２】
上記本発明の請求項２に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、反応の制御を良好に行うことができると共に金属（特にＡｇ及び４２アロイ）との密着性や耐リフロー性をより高めることができるものである。
【００１３】
上記本発明の請求項３に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物によれば、酸無水物とエポキシ樹脂との混合性が向上するとともに、光透過性が向上するものである。
【００１４】
上記本発明の請求項４に係る光半導体装置によれば、高いリフロー性及び密着性によって、優れた実装信頼性を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
本発明に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）を必須成分として含有してなるものである。
【００１７】
エポキシ樹脂（Ａ）としては、軟化点６０〜９０℃であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、脂環式エポキシ樹脂、ｏ−クレゾ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、トリグリシジルイソシアヌレートのうちの少なくとも１種類以上とを併用して用いる。
【００１８】
ここで、エポキシ樹脂（Ａ）の軟化点が６０℃未満では、樹脂の架橋密度が高くなるため材料自体がもろくなり、その結果金属（特にＡｇ及び４２アロイ）との密着力が低下する傾向にある。逆にエポキシ樹脂（Ａ）の軟化点が９０℃を超えると、樹脂と金属との濡れ性が悪くなり、その結果金属（特にＡｇ及び４２アロイ）との密着力が低下する傾向にある。
【００１９】
硬化剤（Ｂ）としては、酸無水物を必須成分として含有して成るものであり、このような酸無水物としては、無水フタル酸が挙げられるが、無水ヘキサヒドロフタル酸又は無水４−メチルヘキサヒドロフタル酸のうちの少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００２０】
この理由としては、上記無水フタル酸はエポキシ樹脂との混合性がよく、また常温で無色透明な液体であるため、光透過性が向上するからである。
【００２１】
また上記の酸無水物以外の硬化剤を併せて使用してもよく、このような硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応するものであれば特に制限されるものではないが、比較的着色の少ないものを用いるのが好ましい。例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾールシン等とホルムアルデヒドとを縮合反応して得られるノボラック型フェノール樹脂、液状ポリメルカプタンやポリサルファイド樹脂等のポリメルカプタン系硬化剤等を挙げることができる。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いおそれがあるため、使用する際には添加量等に注意を要する。また、硬化剤は１種のみを使用するだけでなく、２種以上を併用しても差し支えない。エポキシ樹脂と硬化剤の当量比はエポキシ樹脂／硬化剤（当量比）＝０．８〜２であることが好ましい。
【００２２】
硬化促進剤（Ｃ）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があるものであれば特に制限されるものではないが、比較的着色の少ないものを用いるのが好ましい。例えば、トリフェニルフォスフィン、ジフェニルフォスフィン等の有機フォスフィン系硬化促進剤、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３級アミン系硬化促進剤、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の有機塩類、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール（１Ｂ２ＰＺ）等のイミダゾール類等を挙げることができる。
【００２３】
ここで、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する硬化促進剤の含有量は０．１〜３質量％であることが好ましい。硬化促進剤の含有量が０．１質量％より少ないと、耐リフロー性を向上させる効果を十分に得ることができないおそれがあり、また、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進させる効果を十分に得ることができず、成形サイクルが悪化するおそれがある。逆に、硬化促進剤の含有量が３質量％より多いと、ゲル化時間が短くなりすぎ、ボイドや未充填等の成形性の悪化を引き起こすおそれがある。
【００２４】
また、本発明においては、その他の成分（Ｄ）として、酸化防止剤、変色防止剤、劣化防止剤、染料、シリカ等の無機充填剤、シラン系カップリング剤、変性剤、可塑剤、希釈剤等を必要に応じて併用しても差し支えない。
【００２５】
本発明における光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）と硬化剤（Ｂ）のうちの酸無水物と予め反応（以下、プレ反応という）させた後に、得られたプレ反応物を硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、さらに必要に応じてその他の成分（Ｄ）と加熱混合して得られるものである。ここで、上記プレ反応物と混合させる硬化剤（Ｂ）としては、プレ反応時に用いたものと同じ酸無水物やその他の酸無水物を含有していてもよい。
【００２６】
プレ反応は予めエポキシ樹脂（Ａ）の一部又は全部を１００〜１５０℃で攪拌機にて溶解混合し、この後、酸無水物を０．１〜５質量％添加し、１〜８時間反応させるようにして行う。
【００２７】
ここで、プレ反応を行うことにより、予めエポキシ樹脂と酸無水物が反応することで分散がよくなり、後の工程で添加物をより均一に混合させることができるようになる。これによりＡｇや４２アロイとの密着力を向上させ、優れた実装信頼性を得ることができるのである。
【００２８】
なお、酸無水物が０．１質量％未満であると、反応が十分に進まないためプレ反応による密着性向上の効果が得られなくなり、逆に、５質量％を超えると、反応の制御が困難となり、場合によってはゲル化してしまうことがある。
【００２９】
そして、本発明に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、次のようにして製造することができる。まず、上述した製法で得られたエポキシ樹脂（Ａ）と酸無水物のプレ反応物、硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、さらに必要に応じてその他の成分（Ｄ）をディスパー等の攪拌機で均一に溶解混合するか、又はミキサーやブレンダー等で均一に混合した後にさらに３本ロール等で溶融混練する。
【００３０】
次にこれを冷却・固化した後、この固化物を粉砕し、必要であればタブレット状に打錠することによって、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造することができる。なお、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の性状が室温で液状である場合には、冷却・固化する前の段階（溶解混合又は溶融混練の段階）で製造を終了させることができる。
【００３１】
また、本発明に係る光半導体装置は、上記のようにして得られた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止することによって製造することができる。
【００３２】
具体的には、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物が固形状（例えば、タブレット）である場合には、ＬＥＤ等の光半導体素子を搭載したリードフレームをトランスファー成形用金型にセットした後、上記のタブレットを用いてトランスファー成形を行うことによって、光半導体素子を光半導体封止用エポキシ樹脂組成物による封止材料で封止した光半導体装置を製造することができるものである。
【００３３】
そして、上記のようにして得られた光半導体装置にあっては、光半導体素子を封止している封止材料（成形品）の透明性が確保された上で、従来よりも耐リフロー性が向上しているものである。また、リードフレームに対する封止材料の密着性も高く得ることができるものであり、特にリードフレームがＡｇ又は４２アロイで形成されている場合には、上記密着性をさらに高く得ることができるものである。このように、本発明に係る光半導体装置にあっては、高いリフロー性及び密着性によって、優れた実装信頼性を得ることができるものである。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
（実施例１〜８及び比較例１〜３）
本実施例においては、各材料として以下のものを用いた。
○エポキシ樹脂（Ａ）
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、東都化成（株）製「ＹＤ９０１」及び「ＹＤ９０７」
・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート４００４Ｐ」
・ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、住友化学工業（株）製「ＥＳＣＮ−１９５ＸＬ」
・トリグリシジルイソシアネヌレート、日産化学工業（株）製「ＴＥＰＩＣ−Ｓ」
・ビフェニル型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製「ＹＸ４０００Ｈ」
・脂環式エポキシ樹脂、ダイセル化学（株）製「ＥＨＰＥ３１５０」
○硬化剤（Ｂ）
（プレ反応に用いる酸無水物）
・無水４−メチルヘキサヒドロフタル酸、大日本インキ化学工業（株）製「エピクロンＢ６５０」
・無水ヘキサヒドロフタル酸、新日本理化（株）製「リカシッドＨＨ」
・その他の酸無水物、新日本理化（株）製「リカシッドＭＴ−５００」
（プレ反応後に用いる硬化剤）
・無水フタル酸、新日本理化（株）製「リカシッドＴＨＰＡ」
○硬化促進剤（Ｃ）
・四国化成工業（株）製「１Ｂ２ＰＺ」
○その他の成分（Ｄ）
・酸化防止剤、住友化学工業（株）製「ＢＨＴ」
そして、表１に示す配合量で、エポキシ樹脂（Ａ）とプレ反応用の酸無水物とでプレ反応を行い、得られたプレ反応物と、プレ反応後用の硬化剤（Ｂ）、硬化促進剤（Ｃ）、さらにその他の成分（Ｄ）をミキサーで均一に混合した後に、さらに３本ロールで溶融混練した。次にこれを冷却・固化した後、この固化物を粉砕し、タブレット状に打錠することによって、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造した。
【００３５】
（密着性）
上記のようにして得られた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用い、２５ｍｍ四方のＡｇめっき金属板及び４２アロイ金属板の表面にそれぞれ、底面が直径３．６ｍｍの円形となるプリン型成形品（円錐台状の成形品）を成形した。次に、この成形品を１５０℃で２時間の後硬化させた後、上記成形品の各金属板に対する密着力をボンドテスター（アークテック社製）を用いて測定した。この時、成形品を水平方向から押すようにして密着力を測定した。
の応力負荷方向はとした。
【００３６】
そして、Ａｇめっき金属板については、密着力が２０ＭＰａ以上であるものを「○」、密着力が１０ＭＰａ以上２０ＭＰａ未満であるものを「△」、密着力が１０ＭＰａ未満であるものを「×」として、密着性を評価した。一方、４２アロイ金属板については、密着力が１０ＭＰａ以上であるものを「○」、密着力が５ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満であるものを「△」、密着力が５ＭＰａ未満であるものを「×」として、密着性を評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
（耐リフロー性）
上記のようにして得られた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用い、金型温度１５０℃、硬化時間１２０秒でトランスファー成形した後、１５０℃で２時間の後硬化することによって、光ピックアップパッケージ（大きさ：４ｍｍ×５ｍｍ×１．８ｍｍ厚み）を製造した。次に、このパッケージに８５℃／８５％ＲＨ／２０時間の吸湿処理を行った後、２４５℃ピークのリフローテスト処理を行った。その後、このパッケージにおける剥離やクラックの有無をマイクロスコープによる観察及び超音波探査装置による観察によって確認した。そして、観察したパッケージの総数（１００個）に対する不良品の割合を不良率として求め、不良率が０％であるものを「○」、不良率が５％未満であるものを「△」、不良率が５％以上であるものを「×」として、耐リフロー性を評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
（光透過性）
上記のようにして得られた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用い、金型温度１５０℃、硬化時間１２０秒でトランスファー成形した後、１５０℃で２時間の後硬化させることによって、厚み１ｍｍの試験片を作製した。次に、分光光度計（日立製作所（株）製のＵ−３４００）を用いて６００〜１０００ｎｍの間で測定波長を変化させるようにして試験片の光透過率を測定した。そのときの光透過率が９０％以上のものを「○」、８８％以上９０％未満のものを「△」、８８％未満のものを「×」として光透過性を評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2006206783.tif 000002
【００４０】
表１にみられるように、実施例１〜７と比較例１〜３を対比すれば、エポキシ樹脂（Ａ）として、軟化点６０〜９０℃であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、脂環式エポキシ樹脂、ｏ−クレゾ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、トリグリシジルイソシアヌレートのうちの少なくとも１種類以上とを併用し、エポキシ樹脂（Ａ）と酸無水物とを予め反応させることにより、基本性能となる透明性を維持した上で、耐リフロー性を高く得ることができると共にＡｇ及び４２アロイとの密着性を高めることができることが確認できる。