(57)【要約】【課題】  透明性と離型性の両立を図るとともに、密着性に優れた光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、及びこれを用いた半導体装置を提供すること。【解決手段】  エポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬化剤（Ｂ）、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）、特定構造の離型剤（Ｄ）及び分散剤（Ｅ）を主成分とする光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、（Ａ）〜（Ｅ）成分を予め溶融混合する工程と溶融混合された主成分と主成分以外の成分とを混合、混練する工程とを含むことを特徴とする光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬化剤（Ｂ）、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）、離型剤（Ｄ）、分散剤（Ｅ）を主成分とする光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、（Ａ）〜（Ｅ）成分を予め溶融混合する工程と溶融混合された主成分と主成分以外の成分とを混合、混練する工程とを含むことを特徴とする光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
上記離型剤（Ｄ）が一般式（１）で示される化合物を含有する請求項１記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【化１】
2006193566.tif 000006
（但し、式中のＲ１は炭素数２５〜３５の直鎖アルキル基。ｎ１は２以上、１０以下。）
【請求項３】
上記分散剤が一般式（２）で示される化合物を含有する請求項１又は２記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【化２】
2006193566.tif 000007
（但し、式中のＲ２は炭素数１０〜１４の直鎖アルキル基。ｎ２は８以上、１２以下。）
【請求項４】
上記１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）の含有量が、（Ａ）〜（Ｅ）成分の合計量の０．５重量％以上、１．５重量％以下である請求項１〜３記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
上記離型剤（Ｄ）の含有量が、（Ａ）〜（Ｅ）成分の合計量の１．２重量％以上、２．０重量％以下である請求項１〜４記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
上記分散剤（Ｅ）の含有量が、（Ａ）〜（Ｅ）成分の合計量の０．１重量％以上、０．８重量％以下である請求項１〜５記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法により作製された光半導体用エポキシ樹脂組成物を用いて封止された光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子及び受光素子等の光半導体の封止材料としては、透明性、耐湿性及び耐熱性に優れるエポキシ樹脂組成物を用いた樹脂封止が主流となっており、中でもエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形で樹脂封止する方法は、作業性及び量産性の面で優れている。
一般に、トランスファー成形においてエポキシ樹脂組成物を成形する場合、成形物の離型性を向上させるために、エポキシ樹脂組成物に離型剤を添加する方法がとられている。上記の様な光半導体素子をトランスファー成形で樹脂封止する場合においては、エポキシ樹脂組成物の透明性を損なわずに離型性を向上させる離型剤の添加が提案されており、特定構造の化合物を用いて透明性と離型性を両立させる方法（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）、特定構造の化合物を用い、なおかつエポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤に対して離型剤を相溶し易くする相溶化剤としてメルカプトシランカップリング剤を配合して透明性と離型性を両立させる方法（例えば、特許文献３参照。）などがある。
さらに、パッゲージ実装方式は、ピン挿入型から面実装型への要求が急速に高まっている。面実装型は、ピン挿入型のようにリード部のみを加熱するのではなく、パッケージ全体を加熱することによりリード部に予め付けられた半田を溶かして実装する方式であり、ピン挿入型に比べてより高い耐熱性が必要となる。これに対応するためには、リードフレーム、光半導体素子等のパッケージ内部の部材とエポキシ樹脂組成物の密着性をより高めることが必要であり、密着性を低下させる要因の１つである離型剤の添加量を抑え、なおかつ良好な離型性を付与する必要がある。しかしながら、前述した従来の方法では密着性、離型性及び透明性を全て満足させることは困難であり、更なる技術の向上が求められている。
【特許文献１】特許第２７８１２７９号公報（第１〜１８頁）
【特許文献２】特開平１１−３４３３９５号公報（第２〜６頁）
【特許文献３】特許第３３９２０１２号公報（第１〜６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは透明性及び離型性に優れた光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、
［１］エポキシ樹脂（Ａ）、酸無水物硬化剤（Ｂ）、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）、離型剤（Ｄ）、分散剤（Ｅ）を主成分とする光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、（Ａ）〜（Ｅ）成分を予め溶融混合する工程と溶融混合された主成分と主成分以外の成分とを混合、混練する工程とを含むことを特徴とする光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、
［２］上記離型剤（Ｄ）が一般式（１）で示される化合物を含有する第［１］項記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、
【０００５】
【化３】
2006193566.tif 000002
（但し、式中のＲ１は炭素数２５〜３５の直鎖アルキル基。ｎ１は２以上、１０以下。）
【０００６】
［３］上記分散剤が一般式（２）で示される化合物を含有する第［１］又は［２］項請求項１又は２記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、
【０００７】
【化４】
2006193566.tif 000003
（但し、式中のＲ２は炭素数１０〜１４の直鎖アルキル基。ｎ２は８以上、１２以下。）
【０００８】
［４］上記１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）の含有量が、（Ａ）〜（Ｅ）成分の合計量の０．５重量％以上、１．５重量％以下である第［１］〜［３］項記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、
［５］上記離型剤（Ｄ）の含有量が、（Ａ）〜（Ｅ）成分の合計量の１．２重量％以上、２．０重量％以下である第［１］〜［４］項記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、
［６］上記分散剤（Ｅ）の含有量が、（Ａ）〜（Ｅ）成分の合計量の０．１重量％以上、０．８重量％以下である第［１］〜［５］項記載の光半導体用エポキシ樹脂組成物の製造方法、
［７］第［１］〜［６］項のいずれか１項に記載の製造方法により作製された光半導体用エポキシ樹脂組成物を用いて封止された光半導体装置、
である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従うと、透明性と離型性の両立を図ることが可能となり、なおかつ密着性を付与することが出来るため、急速に要求が高まっている面実装型のパッケージ実装方式への対応に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、エポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール、特定構造の離型剤及び分散剤を主成分として主成分を予め溶融混合する工程と溶融混合された主成分と主成分以外の成分とを混合、混練する工程とを含むことにより、透明性と離型性の両立を図れるものであり、更により少ない離型剤の配合量で良好な離型性を発現することから、面実装方式に求められるリードフレーム、光半導体素子等のパッケージ内部の部材との優れた密着性を付与する光半導体用エポキシ樹脂組成物を製造することができる製造方法である。
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いるエポキシ樹脂（Ａ）は、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造は１分子内に２個以上のエポキシ基を有していれば、特に限定するものではないが、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型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートなどが挙げられる。またこれらは単独でも混合して用いてもよい。なお透明性の観点から、着色の少ないビスフェノール型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートを用いることが好ましい。
【００１２】
本発明に用いる酸無水物硬化剤（Ｂ）としては、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般であり、その分子量、分子構造を特に限定するものではないが、例えば無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは３−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸と４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸などが挙げられる。またこれらは単独でも混合して用いてもよい。
本発明に用いる酸無水物硬化剤の酸無水物当量に対して全エポキシ樹脂のエポキシ当量
を０．５〜１．５に設定することが好ましく、特に０．８〜１．２がより好ましい。上記範囲を外れると、耐湿性、硬化性などが低下する恐れがあるので好ましくない。
【００１３】
本発明においては、エポキシ樹脂（Ａ）と酸無水物硬化剤（Ｂ）を緩やかに反応させる目的で、１分子内に２個の水酸基を有するアルコール（Ｃ）を用い、分子量分布の安定したＢステージ状態の樹脂組成物を短時間で取得することが可能となる。例えばエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどが挙げられる。またこれらは単独でも混合して用いてもよい。なお作業性の観点から１，５−ペンタンジオールが好ましい。
【００１４】
本発明においては、透明性と離型性を付与する目的で、離型剤として一般式（１）で示される化合物、分散剤として一般式（２）で示される化合物を用いる。これらの化合物は直鎖状アルコールをエトキシ化したものであり、アルキル部分の炭素数と化合物全体に占めるエチルエーテルの重量割合のバランスが透明性と離型性にとって非常に重要となる。エチルエーテル部分の重量割合が大きくなると透明性には優れるが、十分な離型性が得られず、逆にアルキル部分の重量割合が大きくなると離型性には優れるが、十分な透明性が得られない。一般式（１）で示される化合物で例えばＲ１の炭素数が３０の場合、この化合物を単独で（一般式（２）で示される分散剤を配合しないことを意味する。）用いようとすると、ｎ１が２以上、１０以下であることが必須である。ｎ１が下限値を下回ると透明性を損ない易く、ｎ１が上限値を超えると殆ど離型性を発現しない。しかし一般式（１）で示される化合物単独で十分な離型性を得ようとすると、配合量を多くする必要があり、透明性だけではなくリードフレーム、光半導体素子等のパッケージ内部の部材との密着性を低下させてしまい、面実装型への対応が困難になる。ところが、分散剤としてエチルエーテル部分の重量割合が一般式（１）に比べて大きい一般式（２）で示される化合物を併用すると、より少ない配合量で離型性を発現できるため、透明性及び密着性の低下を抑制することができる。これは、一般式（２）で示される化合物を配合することにより、マトリックス樹脂中に分散している一般式（１）で示される化合物のドメインがより微細化されるためであると推定している。一般式（２）で示される化合物で例えばＲ２の炭素数が１２の場合、ｎ２が８以上、１２以下であることが必須である。ｎ２が下限値を下回る、もしくは上限値を超えると、分散剤としての効果が小さく、一般式（１）で示される化合物を単独で用いた場合に比べて離型性、透明性及び密着性に及ぼす影響が殆ど変わらない。
【００１５】
本発明の樹脂組成物は、成分（Ａ）〜（Ｅ）が予め溶融混合されていれば良く、溶融混合の方法としては、反応釜、加熱ニーダ等が挙げられる。本発明の樹脂組成物は、成分（Ａ）〜（Ｅ）を反応釜等で溶融混合し、Ｂステージ状態の樹脂組成物を得た後にその他の成分を加えて、ミキサー等を用いて混合後、加熱ニーダ、加熱ロール、押し出し機等を用いて混練し、続いて冷却、粉砕することで得ることができる。成分（Ａ）〜（Ｅ）を予め溶融混合しない場合は光デバイス機能を満足しうる透明性を得ることができず、また、連続成形性が悪くなり光半導体装置の生産が低くなり好ましくない。
【００１６】
本発明の製造方法で用いられる成分としては、上記（Ａ）〜（Ｅ）成分以外に必要に応じてフェノール系化合物、アミン系化合物、ホスファイト系化合物、有機硫黄系化合物等の酸化防止剤、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾエート系化合物、シアノアクリレート系化合物等の紫外線吸収剤、ガラス粉末、シリカ粉末、アルミナ粉末等の無機充填材等が適宜配合可能である。
本発明の半導体装置は、光半導体素子が本発明により製造されたものを含有するエポキシ樹脂組成物により封止されてなるものであり、このエポキシ樹脂組成物が室温で固形の場合は、タブレット状にしたものをトランスファー成形することにより、また液状の場合には、キャスティング方式等を採用して注型、硬化することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これらの実施例に限定されるものではない。配合割合は重量部とする。
実験例１
ビスフェノール型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、離型剤１及び分散剤１を容量３０Ｌの反応釜に投入し、全て溶融するまで加温した。その後反応釜内壁の温度を９５℃に安定させ、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び１，５−ペンタンジオールを投入し、適切な分子量分布が得られるまで緩やかに反応させた。適切な分子量分布が得られたら速やかに樹脂を反応釜から取り出し、冷却して固化させた後に粉砕した。ここで粉砕したものに２−メチルイミダゾール、２，６−ジターシャルブチル−４−メチルフェノール、４−ドデシロキシ−２−ヒドロキシベンゾフェノン及びガラス粉末を添加し、ミキサーを用いて常温混合してから表面温度が８０℃と１５℃の２本ロールを用いて混練して、冷却後粉砕してエポキシ樹脂組成物を得た。
ビスフェノール型エポキシ樹脂（三井化学（株）製、Ｒ３６４ＰＤ、軟化点９８℃、エポキシ当量９８０）                                                ３９．４２重量部
トリグリシジルイソシアヌレート（日産化学（株）製、ＴＥＰＩＣ−Ｓ、融点１００℃、エポキシ当量１０１）                                            １６．９０重量部
４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化（株）製、ＭＨ−７００、酸無水物当量１６４）                                                      ３４．０３重量部
１，５−ペンタンジオール                                          ０．８５重量部
離型剤１                                                          １．４０重量部
（一般式（１）において、Ｒ１は炭素数３０の直鎖アルキル基。ｎ１は２．５。）
分散剤１                                                          ０．５０重量部
（一般式（２）において、Ｒ２は炭素数１２の直鎖アルキル基。ｎ２は１０。）        
２−メチルイミダゾール                                            １．１０重量部
２，６−ジターシャルブチル−４−メチルフェノール                  ０．４０重量部
４−ドデシロキシ−２−ヒドロキシベンゾフェノン                    ０．４０重量部
ガラス粉末（メジアン径２５μｍ、屈折率１．５７０）                ５．００重量部
【００１８】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間２分で測定した。単位はｃｍ。
透明性：トランスファー成形機を用い、金型温度１６０℃、注入圧９．８ＭＰａ、硬化時間２分で１５×３５ｍｍ、厚み１ｍｍの試験片を成形し、１６０℃、２時間で後硬化した。得られた試験片を日立製の分光光度計Ｕ−３３０形（６０φ、開口比率７．８％の積分球を搭載）を用いて波長５００ｎｍの光透過率を測定した。単位は％。
連続成形性：トランスファー成形機を用い、金型クリーニング樹脂（住友ベークライト（株）製、ＥＭＥＣ−３）を１０ショット、金型離型回復樹脂（住友ベークライト（株）製、ＥＭＥＣ−１００）を３ショット成形した後、金型温度１６０℃、注入圧９．８ＭＰａ、硬化時間２分の成形条件でＳＯＴ（３ピン、２．９×２ｍｍ、厚み１．１ｍｍ、銅製リードフレーム、半導体素子は未搭載）を連続で成形し、樹脂硬化物が金型から離型するかどうかを評価した。パッケージ、ランナー、カルが金型に貼り付くまでのショット数を数え、４００ショット以上の場合を◎、２００ショット以上、４００ショット未満の場合を○、１００ショット以上、２００ショット未満の場合を△、１００ショット未満の場合を×とした。
密着性：トランスファー成形機を用い、金型温度１６０℃、注入圧９．８ＭＰａ、硬化時間２分で９×９ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銀メッキした銅製フレーム及びメッキ無しの銅製フレーム上に２×２ｍｍ、高さ３ｍｍの樹脂硬化物を成形し、１６０℃、２時間で後硬化した。得られた、銀メッキした銅製フレームの試験片８個及びメッキ無しの銅製フレームの試験片８個を室温に冷却後、ＤＡＧＥ社製の２４００Ａを用いてツール移動速度２ｍｍ／秒でせん断密着強度を測定した。単位はＮ。
実験例２〜１７
表１、表２の配合に従い、実験例２〜１６は実験例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得、また実験例１６は離型剤及び分散剤を予め溶融混合せずにエポキシ樹脂組成物を得た。実験例１７は、（Ａ）〜（Ｅ）成分とその他の成分を溶融混合のみで作製し、その後の混合、混練は行わずにエポキシ樹脂組成物を得た。いずれの水準も実験例１と同様に評価した。これらの評価結果を表１、表２に示す。
実験例１以外で用いた離型剤、分散剤を以下に示す。
離型剤２（一般式（１）において、Ｒ１は炭素数３０の直鎖アルキル基。ｎ１は１０。）
離型剤３（一般式（１）において、Ｒ１は炭素数３０の直鎖アルキル基。ｎ１は４０。）
離型剤４（一般式（１）において、Ｒ１は炭素数４０の直鎖アルキル基。ｎ１は１３。）
分散剤２（一般式（２）において、Ｒ２は炭素数１２の直鎖アルキル基。ｎ２は１６。）
【００１９】
【表１】
2006193566.tif 000004
【００２０】
【表２】
2006193566.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の製造方法は、従来の技術では得られなかった透明性と離型性の両立を図れるものであり、更により少ない離型剤の配合量で良好な離型性を発現することから、リードフレーム、光半導体素子等のパッケージ内部の部材との優れた密着性を付与することが出来るので、面実装型の樹脂封止型半導体装置として好適に用いることができる。