(57)【要約】      （修正有）【課題】成形性が良好な外観と耐湿信頼性を有し、しかも優れた耐熱変色性を有す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】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤を必須成分とし、前記硬化剤として水素化メチルナジック酸を、前記硬化促進剤として第四級ホスホニウムの有機酸塩を含むエポキシ樹脂組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤を必須成分とし、前記硬化剤として下記式（１）に示す酸無水物を、前記硬化促進剤として下記式（２）に示す第四級ホスホニウムの有機酸塩を含むことを特徴とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
【化１】
2008174626.tif 000005
【請求項２】
上記エポキシ樹脂が、トリグリシジルイソシアヌレートを含む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】
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にて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、光半導体装置における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の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物にて封止された光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気・電子部品、汎用半導体装置、光半導体装置等の封止方法として、エポキシ樹脂組成物やシリコーン樹脂組成物等による封止方法や、ガラス、金属、セラミックス等を用いたハーメチックシール法が知られている。特にエポキシ樹脂は、密着性、耐湿性、電気絶縁性、耐熱性、透明性等の点で優れており、更に大量生産が可能であり、コストメリットがあるため、近年では光半導体装置の封止にあたり、エポキシ樹脂組成物を用いる封止方法が主流を占めている。このような光半導体封止用エポキシ樹脂組成物としては、例えば特許文献１では、脂環式エポキシ樹脂、カルボン酸無水物系硬化剤、硬化促進剤及び無機充填材を含有するものが提示されている。このような光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、成形性、作業性が良好であり、生産性の向上を目的とした近年のオートモールドシステムへの対応が可能なものである。
【０００３】
このような光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、ＬＥＤ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＥＰＲＯＭ等の光半導体素子の封止に使用する場合、透明性、すなわち光半導体装置で使用される波長域における高い透過率が必要であり、成形性、耐湿信頼性のほか、低変色性、低着色特性を有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物が望まれている。
【０００４】
そこで、近年、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の不純イオンを低減することにより耐湿信頼性を向上させたり、酸化防止剤により耐変色性を向上させたりすることが提案されている。しかし、近年、環境対応の観点から主流となっている鉛を含まないはんだ（高温はんだ）を用いた実装方式では、光半導体装置には基板へのリフロー実装等に高い熱ストレスがかかるため、更なる高い耐熱変色性が求められるようになってきている。また、光半導体装置が車載用途等に展開されるようになるに従い、高温動作時に耐湿信頼性を維持しつつ高い耐熱変色性を発揮することが求められるようになってきている。
【特許文献１】特開２００５−２２５９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、成形性が良好な外観と耐湿信頼性を有し、しかも優れた耐熱変色性を有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びこの光半導体封止用エポキシ樹脂組成物にて封止され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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤を必須成分とし、前記硬化剤として下記式（１）に示す酸無水物を、前記硬化促進剤として下記式（２）に示す第四級ホスホニウムの有機酸塩を含むことを特徴とする。
【０００７】
【化１】
2008174626.tif 000002
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、上記エポキシ樹脂が、トリグリシジルイソシアヌレートを含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、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にて封止して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は成形体の耐湿信頼性を低下させる不純イオンを低減すると共に成形体の白濁の防止と良好な透明性の維持を為すことができ、成形体の良好な外観と耐湿信頼性を維持することができ、且つ成形体が優れた耐熱変色性を発揮することができるものである。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、成形体の金属（特に銀及び４２アロイ）との密着性の向上と耐熱変色性の更なる向上とを図ることができるものである。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、透明性、耐湿信頼性及び耐熱変色性に優れた光半導体装置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】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１４】
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、硬化剤及び硬化促進剤を必須成分として含有する。
【００１５】
エポキシ樹脂としては、一分子中に二以上のエポキシ基を有するものであれば特に制限されないが、比較的着色の少ないものが用途上好ましく、例えばｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、脂環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、脂肪族系エポキシ樹脂等の適宜のものを用いることができる。また、これらのエポキシ樹脂の芳香環部に水素添加したエポキシ樹脂を用いても良い。これらのエポキシ樹脂は、単独で用い、或いは複数種を併用することができる。また、このようなエポキシ樹脂と、エピサルファイド樹脂とを併用しても良い。また、特にエポキシ樹脂としてトリグリシジルイソシアヌレートを含有すると、成形体の耐熱変色性を更に向上すると共に、金属（特に銀及び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。トリグリシジルイソシアヌレートを含有する場合に前記効果を得るためには、好ましくはその含有量がエポキシ樹脂全量に対して１０〜３０重量％の範囲となるようにする。
【００１６】
また、硬化剤としては、上記式（１）で示す化合物（水素化メチルナジック酸）を用いる。これにより、良好は耐湿信頼性を維持すると共に耐熱変色性に優れた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。前記化合物以外の他の硬化剤も併用することができるが、前記効果を得るためには、式（１）で示す化合物が、組成物全量に対して５〜２０重量％の範囲で含有されていることが好ましい。
【００１７】
ここで、他の硬化剤としては、例えば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の酸無水物、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン等とホルムアルデヒドとを縮合反応させて得られるノボラック型樹脂、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ト系硬化剤等を挙げることができ、これらは一種のみを用いるほか、複数種を併用しても良い。
【００１８】
硬化剤の配合量は、成形体の色目や物性の点から、硬化剤に対するエポキシ樹脂の当量比が０．８〜２の範囲となるようにすることが好ましい。
【００１９】
硬化促進剤としては、上記式（２）で示される化合物を用いる。これにより、上記式（１）に示す酸無水物を用いることと相まって、成形体の耐湿信頼性の維持と耐熱変色性の向上とを図ることができ、特に耐熱変色性の向上に著しく寄与するものである。前記化合物以外の他の硬化促進剤も併用することができるが、前記効果を得るためには、式（２）で示す化合物が、組成物全量に対して０．１〜５重量％の範囲で含有されていることが好ましい。
【００２０】
ここで、他の硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進することができるものであれば適宜のものを用いることができ、特に制限はないが、比較的着色の少ないものが用途上好ましく、例えばトリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン等の有機ホ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三級アミン系硬化促進剤及びその他の有機塩類、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、式（２）に示すもの以外の他の第四級ホスホニウムの有機酸塩等を挙げることができる。これらの他の硬化促進剤は一種単独で用い或いは複数種を併用することができる。
【００２１】
硬化促進剤の配合量は、組成物全量に対して０．１〜５重量％の範囲であることが好ましい。この含有量が０．１重量％に満たないとエポキシ樹脂と硬化剤との反応に対し十分な促進効果が得られず、成形サイクルが悪化する場合があり、また５重量％を超えるとゲル化時間が短くなりすぎて成形体にボイド、未充填、表面ひけ等が発生しやすくなり、成形性が悪化するおそれがある。
【００２２】
また、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物中には、上記成分のほか、劣化防止剤、染料、紫外線吸収剤、有機充填材、改質剤、シランカップリング剤、変性剤、可塑剤、光拡散剤、希釈剤等の適宜の添加剤を含有させても良い。
【００２３】
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を調製するにあたっては、例えば上記各成分を溶解混合し、或いはミキサー、ブレンダー等で均一にドライブレンドした後、ニーダーやロール等の連続混練機等で溶融混練し、更に必要に応じて溶融混練後、冷却固化した後に粉砕して粉状にし、或いは更に必要に応じてタブレット状やスティック状に成形する。
【００２４】
そしてこのように調整した光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子をトランスファ成形等により封止成形することによって、光半導体装置を作製することができる。このとき、例えば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成形金型にセットし、トランスファ成形することにより、光半導体素子を光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形体で封止した半導体装置を得ることができる。成形時の金型温度や成形時間、その他成形条件は、従来の封止成形と同様に設定することができ、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の組成や製造される光半導体装置の種類等に応じて適宜設定変更されるものである。
【００２５】
このようにして得られる光半導体装置は、耐湿信頼性、透明性、耐熱変色性に優れるものである。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例により更に詳述する。
【００２７】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
各実施例及び比較例について、表１に示す各成分をミキサーで均一に混合した後、ニーダーで加熱混練することによって、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００２８】
ここで、表１中のエポキシ樹脂の欄のエピクロン３０５０（商品名）は大日本インキ化学工業株式会社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を、ＴＥＰＩＣ−Ｓ（商品名）は日産化学工業株式会社製のトリグリシジルイソシアヌレートを、それぞれ示す。
【００２９】
また、硬化剤の欄のＨＮＡ−１００（商品名）は式（１）で示される新日本理化株式会社製の水素化メチルナジック酸無水物を、ＴＨＰＡは新日本理化株式会社製の酸無水物であるシリカッドＴＨ（商品名）を、それぞれ示す。
【００３０】
また、硬化促進剤の欄のＰＸ−４ＥＴ（商品名）は下記式（３）で示され、式中のＲ1がエチルエーテル基、Ｒ2〜Ｒ5がブチル基、Ｘ1，Ｘ2がリン原子、Ｙ1，Ｙ2が硫黄原子である、第四級ホスホニウムの有機酸塩（Tetra-n-butylphosphonium o,o-diethylphosphorodithioate）であり、また、ＰＸ−４ＭＰ（商品名）は日本化学工業株式会社製の上記式（２）で示される第四級ホスホニウムの有機酸塩（Methyl tributylphosphonium dimethylphosphate）であり、２Ｅ４Ｚは四国化成工業株式会社製の２−エチル−４−メチルイミダゾールである。
【００３１】
【化２】
2008174626.tif 000003
【００３２】
また、ＢＨＴ（商品名）は住友化学株式会社製の酸化防止剤を、ＨＣＡ（商品名）は三光株式会社製の有機リン酸系の改質剤を、それぞれ示す。
【００３３】
（耐リフロー性試験）
各実施例及び比較例で得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、金型温度１５０℃、キュア時間１２０秒でトランスファ成形した後、１５０℃で２時間ポストキュアして、４ｍｍ×５ｍｍ×１．８ｍｍｔの寸法の光ピックアップパッケージを作製した。
【００３４】
この光ピックアップパッケージに対して３０℃／７０％ＲＨ／９６時間の吸湿処理を施した後、ピーク温度２３５℃でリフロー処理を施した。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％未満のものを「△」、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。
【００３５】
（光透過率評価）
各実施例及び比較例で得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、金型温度１５０℃、キュア時間１５０秒でトランスファ成形した後、１５０℃で２時間ポストキュアして、直径５０ｍｍ、厚み１ｍｍのテストピースを得た。
【００３６】
このテストピースに対して、島津製作所株式会社製の積分球付き分光光度計を用いて、４００ｎｍの波長における光透過率を測定した。
【００３７】
次に、上記測定後のテストピースに３０℃／７０％ＲＨ／９６時間の条件で吸湿処理を施した後、ピーク温度２６０℃のＩＲリフロー炉に三回投入し、この処理後のテストピースに対して、更に上記と同様の光透過率の測定を行った。
【００３８】
そして、吸湿処理及びリフロー処理を施す前と、施した後のそれぞれにつき、光透過率８７％以上９５％未満である場合を「◎」、８０％以上８７％未満である場合を「○」、５０％以上８０％未満である場合を「△」、５０％未満である場合を「×」と評価した。
【００３９】
（耐湿信頼性評価）
各実施例及び比較例で得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物を、金型温度１５０℃、キュア時間１２０秒でトランスファ成形した後、１５０℃で２時間ポストキュアして、アルミニウム配線が形成された２ｍｍ×４ｍｍの寸法の素子を搭載した１６ＤＩＰパッケージを各２０個作製した。これを８５℃／８５％ＲＨ／５Ｖ／１０００時間の条件で処理した後の、アルミニウム配線腐食による電気的な接続不良率を確認した。この結果、不良無しの場合を「○」、不良率が１０％未満のものを「△」、不良率が１０％以上のものを「×」と評価した。
【００４０】
（密着性評価）
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角の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時間ポストキュアーした後、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を用いて測定した。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未満のものを「△」、密着力が５ＭＰａ未満であるものを「×」として、密着性を評価した。
【００４１】
以上の結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2008174626.tif 000004