(57)【要約】【課題】硬化後長時間高温下や紫外線照射下に曝されても、透明性を失わない上に、十分な耐久性を得ることができる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤を必須成分として含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。（Ａ）成分として、（Ａ−１）芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られる分子量が８００以上の水素化エポキシ樹脂と、（Ａ−２）トリグリシジルイソシアヌレートとを用いる。（Ｂ）成分として、酸無水物を用いる。光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、（Ａ−１）成分が５〜５０質量％、（Ａ−２）成分が５〜２０質量％含有されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤を必須成分として含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、（Ａ）成分として、（Ａ−１）芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られる分子量が８００以上の水素化エポキシ樹脂と、（Ａ−２）トリグリシジルイソシアヌレートとを用い、（Ｂ）成分として、酸無水物を用いると共に、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、（Ａ−１）成分が５〜５０質量％、（Ａ−２）成分が５〜２０質量％含有されて成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】
（Ａ−１）成分が室温で固体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】
（Ｃ）成分として、下記式（１）で示される化合物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。
【化１】
2008050545.tif 000004
【請求項４】
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、（Ｃ）成分が０．１〜５質量％含有されて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項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。
【０００３】
現在では、このような樹脂封止によって、種々の表示板、画像読み取り用光源、交通信号、大型ディスプレイ用ユニット等に実用化される発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光装置が製造されている。そして、このような発光装置を製造するにあたっては、芳香族エポキシ樹脂と、硬化剤である脂環式酸無水物とを含むものが封止用の樹脂として一般的に使用されている。
【特許文献１】特開２００３−２７７４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、芳香族エポキシ樹脂と、硬化剤である脂環式酸無水物とを含む樹脂系にあっては、硬化後において屋外に放置される場合や紫外線を発生する光源に曝される場合に、樹脂の劣化に伴って黄変色が発生するという問題を有している。また、硬化時もしくは硬化後の使用時に特に高温下に放置された場合に同様に著しい黄変色が発生し、光の透過率が低下するという問題がある。さらに、光透過性が良好でも、耐久性が不十分では実用に供し得ないので、例えば、温度サイクル試験等において良好な結果が得られることが必要とされる。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、硬化後長時間高温下や紫外線照射下に曝されても、透明性を失わない上に、十分な耐久性を得ることができる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】
【０００６】
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は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤を必須成分として含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、（Ａ）成分として、（Ａ−１）芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られる分子量が８００以上の水素化エポキシ樹脂と、（Ａ−２）トリグリシジルイソシアヌレートとを用い、（Ｂ）成分として、酸無水物を用いると共に、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、（Ａ−１）成分が５〜５０質量％、（Ａ−２）成分が５〜２０質量％含有されて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、（Ａ−１）成分が室温で固体であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、（Ｃ）成分として、下記式（１）で示される化合物を用いて成ることを特徴とするものである。
【０００９】
【化１】
2008050545.tif 000002
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、（Ｃ）成分が０．１〜５質量％含有されて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項５に係る光半導体装置は、請求項１乃至４のいずれか１項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ものである。
【発明の効果】
【００１２】
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、硬化後長時間高温下や紫外線照射下に曝されても、透明性を失わない上に、十分な耐久性を得ることができるものである。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、固体であることによって、計量しやすく、混合しやすいので、作業性を高めることができるものである。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、他の硬化促進剤を用いるよりも、紫外線による光透過性の低下を防止することができるものである。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、長時間高温下に曝されることによる光透過性の低下を防止することができるものである。
【００１６】
本発明の請求項５に係る光半導体装置によれば、硬化後長時間高温下や紫外線照射下に曝されても、透明性を失わない上に、十分な耐久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】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
本発明に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤を必須成分として含有するものである。
【００１９】
（Ａ）成分としては、（Ａ−１）芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られる分子量が８００以上（実質上の上限は３０００）の水素化エポキシ樹脂と、（Ａ−２）トリグリシジルイソシアヌレートとを用いる。
【００２０】
ここで、（Ａ−１）成分を得るにあたって、水素化される芳香族エポキシ樹脂としては、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、オルト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、ナフタレン型エポキシ樹脂等を用いることができる。このような芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られる（Ａ−１）成分は室温（例えば１０〜３５℃）で固体であることが好ましい。固体であれば、計量しやすく、混合しやすいので、作業性を高めることができるものである。また、（Ａ−１）成分は、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、５〜５０質量％含有されている。（Ａ−１）成分の含有量が５質量％未満であると、十分な光透過率を得ることができず、逆に、（Ａ−１）成分の含有量が５０質量％を超えると、得られる硬化物は脆く、ガラス転移温度が低くなるため、温度サイクル試験等の信頼性試験において良好な結果を得ることができない。なお、（Ａ−１）成分の分子量が８００未満である場合も同様に、温度サイクル試験等の信頼性試験において良好な結果を得ることができない。
【００２１】
一方、（Ａ−２）成分は、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、５〜２０質量％含有されている。（Ａ−２）成分の含有量が５質量％未満であると、温度サイクル試験等の信頼性試験において良好な結果を得ることができず、逆に、（Ａ−２）成分の含有量が２０質量％を超えると、硬化物にボイドやクラックが発生するものである。
【００２２】
なお、（Ａ）成分としては、（Ａ−１）及び（Ａ−２）成分のほか、例えば、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等を併用することができる。
【００２３】
（Ｂ）成分としては、酸無水物を用いる。この酸無水物としては、エポキシ樹脂と反応するものであれば特に限定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。具体的には、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸等を挙げることができる。また、酸無水物は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。また、エポキシ樹脂と酸無水物の当量比はエポキシ樹脂／酸無水物（当量比）＝０．８〜２であることが好ましい。
【００２４】
（Ｃ）成分としては、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限定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。具体的には、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第三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。中でも（Ｃ）成分としては、上記式（１）で示される化合物（Methyl tributhylphosphonium dimethylphosphate：メチルトリブチルホスホニウム・ジメチルホスフェート）を用いるのが好ましい。これを硬化促進剤として用いることによって、他の硬化促進剤を用いるよりも、紫外線による光透過性の低下を防止することができるものである。また、（Ｃ）成分は、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して、０．１〜５質量％含有されていることが好ましい。これにより、長時間高温下に曝されることによる光透過性の低下を防止することができるものである。しかし、（Ｃ）成分の含有量が０．１質量％未満であると、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進させる作用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り、逆に、（Ｃ）成分の含有量が５質量％を超えると、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。
【００２５】
本発明においては、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）成分以外に、（Ｄ）成分として、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することができる。
【００２６】
そして、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、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）成分、必要に応じて（Ｄ）成分をディスパー等で均一に溶解混合又はミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、さらに３本ロール等で溶融混練する。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得ることができる。
【００２７】
また、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。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、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止した光半導体装置を得ることができる。
【００２８】
こ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光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化後長時間高温下や紫外線照射下に曝されても、透明性を失わない上に、十分な耐久性を得ることができるものである。すなわち、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物（成形品）の透明性は高く、紫外線による劣化と熱による劣化に対する耐久性が従来よりも向上しているものである。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３０】
（Ａ）成分のうち、（Ａ−１）成分として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を水素化して得られた分子量１６００の水素化エポキシ樹脂（室温で固体の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を水素化して得られた分子量９００の水素化エポキシ樹脂（室温で液体の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）とを用いた。
【００３１】
（Ａ）成分のうち、（Ａ−２）成分として、トリグリシジルイソシアヌレートである日産化学工業（株）製「ＴＥＰＩＣ−Ｓ」を用いた。
【００３２】
その他の（Ａ）成分として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を水素化して得られた分子量４０５の水素化エポキシ樹脂（室温で液体の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）と、分子量１６００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００４」を用いた。
【００３３】
（Ｂ）成分として、無水フタル酸である新日本理化（株）製「ＴＨＰＡ」を用いた。
【００３４】
（Ｃ）成分として、上記式（１）で示される化合物である日本化学工業（株）製「ヒシコーリンＰＸ−４ＭＰ」と、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾールである四国化成工業（株）製「１Ｂ２ＰＺ」を用いた。
【００３５】
（Ｄ）成分として、酸化防止剤である住友化学（株）製「ＢＨＴ」を用いた。
【００３６】
そして、下記［表１］に示す配合量（質量％）で、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）成分をミキサーで均一に混合した後、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。
【００３７】
（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℃、キュアー時間１２０秒でトランスファー成形した後、１５０℃で２時間ポストキュアーすることによって、厚み１ｍｍ、直径５０ｍｍの円板状のテストピースを作製した。次に、分光光度計（日立製作所（株）製「Ｕ−３４００」）を用いて２５０〜１１００ｎｍの間で測定波長を変化させるようにしてテストピースの光透過率を測定した。そのときの波長が４００ｎｍにおける光透過率が８５％以上のものを「○」、８０％以上８５％未満のものを「△」、８０％未満のものを「×」として、光透過性を評価した。結果を下記「表１」の初期の欄に示す。
【００３８】
また、３４０ｎｍにピークを有する高出力ＵＶ高圧水銀灯を光源として使用して、テストピースに紫外線を照射した後、光透過率を測定した。照射条件は１０００ｍＪ／ｃｍ２×２０回である。結果を下記「表１」に示す。
【００３９】
また、１５０℃の乾燥機内にテストピースを７２時間放置した後、光透過率を測定した。結果を下記「表１」に示す。
【００４０】
（温度サイクル試験）
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℃、キュアー時間１２０秒でトランスファー成形した後、１５０℃で２時間ポストキュアーすることによって、光ピックアップパッケージ（大きさ：４ｍｍ×５ｍｍ×厚み１．８ｍｍ）を作製した。次に、このパッケージを温度サイクル試験機に投入し、温度サイクル試験を行った。具体的には−４０℃／３０分⇔８５℃／３０分を１サイクルとして５００サイクル以上試験を行った。その後、上記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、５００サイクル以上試験を行っても剥離やクラックがみられないものを「○」、１００サイクル以上５００サイクル未満の試験では剥離やクラックがみられないものを「△」、１００サイクル未満の試験で剥離やクラックがみられるものを「×」として評価を行った。結果を下記「表１」に示す。
【００４１】
（ボイド・クラックの有無の確認）
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℃、キュアー時間１２０秒でトランスファー成形した後、１５０℃で２時間ポストキュアーすることによって、厚み１ｍｍ、直径５０ｍｍの円板状のテストピースを作製した。ここで、前記ポストキュアー前後において、マイクロスコープを走査して目視により前記テストピース中におけるボイド・クラックの有無を確認した。そして、１μｍ以上の大きさのボイドやクラックが発生した箇所が３０箇所未満であったものを「○」、３０箇所以上５０箇所未満であったものを「△」、５０箇所以上であったものを「×」として評価を行った。結果を下記「表１」に示す。
【００４２】
【表１】
2008050545.tif 000003