(57)【要約】      （修正有）【課題】高い成形性を得ることができると共に、光反射率、耐炎性、硬度がいずれも高く、また光透過率が低くて外部からの光を遮断する性能に優れた硬化物を得ることができる光半導体封止用樹脂組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）二酸化チタン、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）リン化合物を必須成分として含有する光半導体封止用樹脂組成物に関する。（Ｅ）成分として、少なくとも下記構造式（１）で示されるホスフィニルヒドロキノンを用いる。2008106180.tif 000009【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）二酸化チタン、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）リン化合物を必須成分として含有する光半導体封止用樹脂組成物であって、この樹脂組成物全量に対して、（Ｃ）成分の含有量が１５〜２５質量％であり、（Ｅ）成分の含有量が５〜１５質量％であると共に、（Ｅ）成分として、少なくとも下記構造式（１）で示されるホスフィニルヒドロキノンを用いて成ることを特徴とする光半導体封止用樹脂組成物。
【化１】
2008106180.tif 000007
【請求項２】
（Ｅ）成分として、下記構造式（２）で示される有機ホスフィンオキサイドを併用して成ることを特徴とする請求項１に記載の光半導体封止用樹脂組成物。
【化２】
2008106180.tif 000008
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光半導体封止用樹脂組成物を用いて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、フォトアイソレータ、フォトトランジスター、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、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】
従来より、半導体の封止材料として、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行われている（例えば、特許文献１参照。）。その中でも、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、作業性並びに量産性の面でも優れている。
【０００３】
また、成形方式としては、大型タブレットを使用し、１回の成形で多数の半導体装置をトランスファーモールドするコンベンショナル方式や、樹脂の利用効率を追求することを目的とした、ミニタブレットを使用したマルチプランジャー方式や、粉状樹脂組成物を使用し、成形機内で予めスティック状に加圧成形した成形体を金型内に挿入し、トランスファーモールドするタイプの生産性に優れた成形方式等が導入されている。
【０００４】
一方、半導体回路基板には、フォトカプラー、フォトアイソレータ等の光半導体装置のように、電気的に絶縁を図った上で、光学的に接続を図る光半導体デバイスが搭載される。これにより、電気的なノイズの影響を受けず、光による応答接続化を図ることが可能となる。
【０００５】
また、光半導体装置のコストダウンのために、従来の対向型と呼ばれるタイプ、すなわち、リードフレームを２枚対向させて貼り合わせると共に、光透過性の高い材料と光を遮断する材料をそれぞれ成形するタイプ（ダブルモールド）から、反射型と呼ばれるタイプ、すなわち、リードフレーム１枚で組み立てることが可能で、かつ、内部での光反射効率が高く、外部からの光（外乱光）の光隠蔽効果の高い光半導体封止用樹脂組成物を用い、１回成形することで組み立て可能なシングルモールドタイプが開発されている。
【０００６】
通常、上記のような光半導体封止用樹脂組成物には、外乱光の影響を受けず、かつ、内部の光半導体素子の光伝達効率を向上させるために、二酸化チタン等の光隠蔽力の高い白色顔料が添加されており、このようにして外乱光の遮断と内部での光反射率の両立化について鋭意検討され、製品化されている。
【０００７】
また、半導体装置の基本性能としては、耐炎性試験規格ＵＬ−９４による試験結果がＶ−０であることが要求されているため、これまではブロム化合物や三酸化アンチモン等が難燃剤として使用されていたが、近年、地球環境保護の観点から、このような有害物質の不使用に向けた代替難燃剤の開発が推進されており、具体的には、有機・無機リン化合物やホスファゼン化合物等に関する検討が行われている。
【特許文献１】特開２００４−３０７６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、地球環境に悪影響を及ぼさない難燃剤をハロゲンやアンチモン等の有害物質の代わりに使用すれば、耐炎性（難燃性）を確保することはできるが、それによって光透過率や光反射率等の他の特性が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高い成形性を得ることができると共に、光反射率、耐炎性、硬度がいずれも高く、また光透過率が低くて外部からの光を遮断する性能に優れた硬化物を得ることができる光半導体封止用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】
【００１０】
本発明の請求項１に係る光半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）二酸化チタン、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）リン化合物を必須成分として含有する光半導体封止用樹脂組成物であって、この樹脂組成物全量に対して、（Ｃ）成分の含有量が１５〜２５質量％であり、（Ｅ）成分の含有量が５〜１５質量％であると共に、（Ｅ）成分として、少なくとも下記構造式（１）で示されるホスフィニルヒドロキノンを用いて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
【化１】
2008106180.tif 000002
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１において、（Ｅ）成分として、下記構造式（２）で示される有機ホスフィンオキサイドを併用して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
【化２】
2008106180.tif 000003
【００１４】
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に記載の光半導体封止用樹脂組成物を用いて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】
【００１５】
本発明の請求項１に係る光半導体封止用樹脂組成物によれば、高い成形性を得ることができると共に、光反射率、耐炎性、硬度がいずれも高く、また光透過率が低くて外部からの光を遮断する性能に優れた硬化物を得ることができるものである。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、光半導体封止用樹脂組成物の硬化物の硬度をさらに高めることができるものである。
【００１７】
本発明の請求項３に係る光半導体装置によれば、光反射率、耐炎性、硬度をいずれも高く得ることができると共に、光透過率が低いことによって外部からの光を遮断する性能に優れているものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
本発明において光半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）二酸化チタン、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）リン化合物を必須成分として含有するものである。
【００２０】
（Ａ）成分としては、エポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、オルト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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等を用いることができる。エポキシ樹脂は、１種のものを単独で使用したり、２種以上のものを併用したりすることができる。
【００２１】
（Ｂ）成分としては、フェノール樹脂硬化剤を用いる。フェノール樹脂硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシレン変性フェノール樹脂、フェノール類とベンズアルデヒドやナフチルアルデヒド等との縮合物、トリフェノールメタン化合物、多官能型フェノール樹脂等を用いることができる。硬化剤は、１種のものを単独で使用したり、２種以上のものを併用したりすることができる。エポキシ樹脂と硬化剤の当量比は、色目や硬化物物性の点から、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】
（Ｃ）成分としては、二酸化チタンを用いる。二酸化チタンは、製法上、硫酸イオン、ナトリウムイオン等の不純イオンが含まれるため、抽出されるイオンにカリウムイオン、ナトリウムイオン、硫酸イオン、塩素イオン等の少ないものを使用したり、表面コーティングされたものを使用したりするのが好ましい。
【００２３】
そして、光半導体封止用樹脂組成物全量に対して、（Ｃ）成分の含有量は１５〜２５質量％である。このように、（Ｃ）成分が１５質量％以上含有されていることによって、光半導体封止用樹脂組成物の硬化物の光反射率を高く得ることができると共に、光透過率が低くなることによって外部からの光を遮断する性能を高く得ることができるものである。また、（Ｃ）成分の含有量の上限を２５質量％に設定していることによって、充填不良の発生を防止し、光半導体封止用樹脂組成物の成形性を高めることができるものである。しかし、（Ｃ）成分の含有量が１５質量％未満であると、光透過率が高くなって光隠蔽効率の低下を招き、光反射率が低下するものであり、逆に、（Ｃ）成分の含有量が２５質量％を超えると、流動性が低下して充填不良が発生するなど成形性が低下すると共に、硬化物の強度が低下するものである。
【００２４】
（Ｄ）成分としては、無機充填材を用いる。無機充填材としては、特に限定されるものではないが、例えば、溶融シリカや結晶シリカ等のシリカ粉末等を用いることができる。無機充填材の形状としては、例えば、球状や破砕状等を挙げることができる。
【００２５】
（Ｅ）成分としては、少なくとも上記構造式（１）で示されるホスフィニルヒドロキノンを用いるものであるが、上記構造式（２）で示される有機ホスフィンオキサイドを併用するのが好ましい。このように、上記ホスフィニルヒドロキノン及び有機ホスフィンオキサイドを併用することによって、上記ホスフィニルヒドロキノンのみを用いる場合に比べて、光半導体封止用樹脂組成物の硬化物の硬度を高めることができるものである。
【００２６】
ここで、上記構造式（１）で示されるホスフィニルヒドロキノンの一例を以下に示す。下記構造式（１ａ）で示される２−（ジフェニルホスフィニル）ハイドロキノンは、上記構造式（１）における２つのＲをフェニル基で置き換えたものである。
【００２７】
【化３】
2008106180.tif 000004
【００２８】
また、上記構造式（２）で示される有機ホスフィンオキサイドの一例を以下に示す。下記構造式（２ａ）で示されるトリフェニルホスフィンオキサイドは、上記構造式（２）における３つのＲをフェニル基で置き換えたものである。
【００２９】
【化４】
2008106180.tif 000005
【００３０】
そして、光半導体封止用樹脂組成物全量に対して、（Ｅ）成分の含有量は５〜１５質量％である。このように、（Ｅ）成分が５質量％以上含有されていることによって、光半導体封止用樹脂組成物の硬化物の耐炎性を高めることができるものである。また、（Ｅ）成分の含有量の上限を１５質量％に設定していることによって、硬化物の硬度を高めることができるものである。しかし、（Ｅ）成分の含有量が５質量％未満であると、硬化物の耐炎性が低下するものであり、逆に、（Ｅ）成分の含有量が１５質量％を超えると、硬化物の硬度が低下するものである。
【００３１】
光半導体封止用樹脂組成物を調製する際には、硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン類、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩等を用いることができる。中でも比較的着色の少ないものを用いるのが好ましい。硬化促進剤は、１種のものを単独で使用したり、２種以上のものを併用したりすることができる。光半導体封止用樹脂組成物全量に対して、硬化促進剤の含有量は０．０１〜５．０質量％であることが好ましい。硬化促進剤の含有量が０．０１質量％未満であると、エポキシ樹脂と硬化剤の反応の充分な促進効果を得ることができず、成形サイクルが悪化するおそれがあり、逆に、硬化促進剤の含有量が５．０質量％を超えると、ゲル化時間が短くなりすぎるため、ボイドや未充填等の成形性の悪化が引き起こされるおそれがある。
【００３２】
光半導体封止用樹脂組成物を調製する際には、必要に応じて、変色防止剤、劣化防止剤、シランカップリング剤、変性剤、赤外線吸収剤、可塑剤、希釈剤等の添加剤を用いることができる。各含有量は適宜に設定することができる。
【００３３】
そして、光半導体封止用樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）二酸化チタン、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）リン化合物、必要に応じて、硬化促進剤、その他の添加剤をミキサー、ブレンダー等で均一にドライブレンドした後、ニーダー等の連続混合機で溶融混練し、次にこの混練物を冷却・固化した後、この固化物を粉砕することによって、封止材料として調製することができる。この封止材料は、必要に応じて、タブレット状やスティック状に成形してもよい。
【００３４】
本発明において光半導体装置は、上記のようにして得られた光半導体封止用樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止成形することによって製造することができる。具体的には、例えば、光半導体封止用樹脂組成物がタブレット状に成形されている場合には、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。
【００３５】
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樹脂組成物に（Ｃ）成分が１５〜２５質量％、（Ｅ）成分が５〜１５質量％含有されているので、ハロゲンやアンチモンのような有害物質を用いなくても、耐炎性を確保することができると共に、光反射率、硬度をいずれも高く得ることができると共に、光透過率が低くなることによって外部からの光を遮断する性能を高く得ることができるものである。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３７】
（光半導体封止用樹脂組成物の原材料）
（Ａ）エポキシ樹脂として、オルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂である住友化学（株）製「ＸＬ−３」及びブロム化エポキシ樹脂である住友化学（株）製「ＥＳＢ４００Ｔ」を用いた。
【００３８】
（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤として、フェノールノボラック樹脂である群栄化学工業（株）製「ＰＳＭ６２００」を用いた。
【００３９】
（Ｃ）二酸化チタンを顔料として用いた。
【００４０】
（Ｄ）無機充填材として、シリカ粉末である球状シリカ（平均粒径１５μｍ、最大粒径１００μｍ）及び破砕シリカ（平均粒径８μｍ、最大粒径１００μｍ）を用いた。
【００４１】
（Ｅ）リン化合物として、上記構造式（１ａ）で示される２−（ジフェニルホスフィニル）ハイドロキノンである北興化学工業（株）製「ＰＰＱ」、上記構造式（２ａ）で示されるトリフェニルホスフィンオキサイドである北興化学工業（株）製「ＴＰＰＯ」を用いた。
【００４２】
さらに、硬化促進剤として、トリフェニルフォスフィンである北興化学工業（株）製「ＴＰＰ」を用い、シランカップリング剤として、信越化学工業（株）製「ＫＢＭ８０３」を用い、無機難燃剤として、三酸化アンチモンである東湖産業（株）製「ＮＴ−３」を用いた。
【００４３】
（光半導体封止用樹脂組成物の調製）
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）二酸化チタン、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）リン化合物、硬化促進剤、シランカップリング剤、無機難燃剤を下記［表１］に示す配合量（質量部）で配合し、これをミキサーで均一にドライブレンドした後、ニーダーで溶融混練し、次にこの混練物を冷却・固化した後、この固化物を粉砕することによって、光半導体封止用樹脂組成物を封止材料として調製した。
【００４４】
（耐炎性）
金型温度１７５℃、キュア時間９０秒の成形条件で、光半導体封止用樹脂組成物を金型を用いてトランスファー成形した後、１７５℃で６時間ポストキュアすることによって、幅１２７ｍｍ（５インチ）長さ１２．７ｍｍ（１／２インチ）、厚さ１．５９ｍｍ（１／１６インチ）の短冊状のテストピースを作製した。このテストピースを用いて耐炎性試験規格ＵＬ−９４による試験を行った。結果を下記［表１］に示す。
【００４５】
（光透過率及び光反射率の測定）
金型温度１７５℃、キュア時間９０秒の成形条件で、光半導体封止用樹脂組成物を金型を用いてトランスファー成形した後、１７５℃で６時間ポストキュアすることによって、５０ｍｍφ×０．３ｍｍｔの大きさの円板状のテストピースを作製した。そして、（株）島津製作所製の積分球付き分光光度計を使用して、各テストピースについて、波長９４０ｎｍの光透過率及び光反射率を測定した。光透過率については、０．０１％未満であるものを［◎］とし、０．０１〜０．３％であるものを［○］とし、０．３％を超えるものを［×］として、結果を下記［表１］に示す。一方、光反射率については、６５％未満であるものを［×］とし、６５〜９０％であるものを［○］とし、９０％を超えるものを［◎］として、結果を下記［表１］に示す。
【００４６】
（成形性）
金型温度１７５℃、キュア時間９０秒の成形条件で、光半導体封止用樹脂組成物を金型を用いてトランスファー成形した後、１７５℃で６時間ポストキュアすることによって、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ−Ｉｎ  Ｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）−１４ｐｉｎパッケージを１０個ずつ作製した。そして、これらのパッケージの外観を観察し、以下の基準に基づいて成形性（充填性）の良否を判定した。以下の基準において、分母は観察したパッケージの総数（１０個）を表し、分子はそのうち未充填が発生していた個数を表す。結果を下記［表１］に示す。
【００４７】
「◎」：０／１０
「○」：１／１０〜３／１０
「△」：４／１０〜６／１０
「×」：７／１０〜１０／１０
（ショアＤ硬度）
金型温度１７５℃、キュア時間９０秒の成形条件で、光半導体封止用樹脂組成物を金型を用いてトランスファー成形した後、１７５℃で６時間ポストキュアすることによって、５０ｍｍφ×３ｍｍｔの大きさの円板状のテストピースを作製した。そして、直ちにこのテストピースのショアＤ硬度をショアＤ硬度計を用いて測定した。結果を下記［表１］に示す。
【００４８】
【表１】
2008106180.tif 000006