(57)【要約】【課題】紫外線領域と近赤外線領域の波長の光を選択的にカットして可視光領域の光を透過させることのできる成形体を成形す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】エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及びホウ素化合物を含有する。厚さ１ｍｍに成形した場合の成形体の、波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下である。これにより、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形体の近赤外性透過性及び紫外線吸収性をホウ素化合物により抑制すると共に可視光の透過性を維持することができる。【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、硬化促進剤及びホウ素化合物を含有する光半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物であって、厚さ１ｍｍに成形した場合の成形体の、波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下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】
上記ホウ素化合物が、２族又は３族元素とホウ素との化合物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】
上記ホウ素化合物の含有量が、０．００５〜１重量％であ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】
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及びホウ素化合物を含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、前記ホウ素化合物を溶媒に懸濁した分散液とした状態で、前記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤と混合及び混練し、得られた混練物を冷却固化した後粉砕する工程を含み、前記分散液は、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を厚さ１ｍｍに成形した場合の成形体の波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下となる量の前記ホウ素化合物を含むようにす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の製造方法。
【請求項５】
上記混練物から溶媒を蒸発除去した後、冷却固化することを特徴とする請求項４に記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトトランジスタ、フォトダイオード、リモコン、ＩｒＤＡ、照度センサ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その製造方法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。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（特許文献１参照）。
【０００３】
光半導体は使用目的により必要とされる光の波長が異なる。例えばリモコン、ＩｒＤＡといった赤外線が使用される場合には８５０〜１０００ｎｍ付近の近赤外線での高い光透過率が必要である。このように必要とされる光の波長が特定される場合、透過する光の波長を限定する必要性がある。その際、染料や金属粒子の種類あるいは添加量を調節することで透過する光の波長を選択的に限定することができる。
【０００４】
しかし、例えば外部の明るさに応じて住宅照明、防犯照明、自転車のライト等を外部の明るさに応じて自動点灯させるための照度センサ用途では、可視光域の波長の光にのみ感応するために、可視光の透過率を高くすると共に、且つ紫外線域及び近赤外線域の波長の光をカットすることが求められるが、従来、かかる特性を封止材に付与することは困難なものであった。
【特許文献１】特開２００３−２７７４８２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、紫外線領域と近赤外線領域の波長の光を選択的にカットして、可視光領域の光を透過させることのできる成形体を成形す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その製造方法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、硬化促進剤及びホウ素化合物を含有する光半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物であって、厚さ１ｍｍに成形した場合の成形体の、波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１において、上記ホウ素化合物が、２族又は３族元素とホウ素との化合物であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、上記ホウ素化合物の含有量が、０．００５〜１重量％であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法は、エポキシ樹脂、硬化剤硬化促進剤及びホウ素化合物を含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製造方法であって、前記ホウ素化合物を溶媒に懸濁した分散液とした状態で、前記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤と混合及び混練し、得られた混練物を冷却固化した後粉砕する工程を含み、前記分散液は、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を厚さ１ｍｍに成形した場合の成形体の波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下となる量の前記ホウ素化合物を含むようにすることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４において、上記混練物から溶媒を蒸発除去した後、冷却固化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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の成形体の近赤外線透過性と紫外線透過性とをホウ素化合物により抑制すると共に可視光の透過性を十分維持することができ、成形体を透過する光のうち紫外線領域と近赤外線領域の波長の光を選択的にカットすると共に可視光領域の光を十分に透過させることができて、特に照度センサにおける光半導体封止用途に好適に用いることができるものである。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、近赤外線の透過率の抑制効果が高いと共に可視光の透過率の低減を充分に抑制することができるものである。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、可視光の透過率を十分に確保すると共に近赤外線の透過率を十分に抑制することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及びホウ素化合物を含有し、厚さ１ｍｍに成形した場合の成形体の、波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下である半導体装置封止用エポキシ樹脂組成物を得ることができ、この半導体封止用エポキシ樹脂組成物の成形体の近赤外線透過性と紫外線透過性とをホウ素化合物により抑制すると共に可視光の透過性を十分維持することができ、成形体を透過する光のうち紫外線領域と近赤外線領域の波長の光を選択的にカットすると共に可視光領域の光を十分に透過させることができて、特に照度センサにおける光半導体封止用途に好適に用いることができるものである。また、ホウ素化合物を上記のような分散液の状態で他の成分と混合、混練することで、混練物中におけるホウ素化合物の分散性が高くなり、得られる半導体封止用エポキシ樹脂組成物中におけるホウ素化合物の分散性も高くなり、これにより半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形して得られる成形体中でもホウ素化合物の分散性が高くなって、成形体の全体に亘って所望の光透過特性を付与することができるものである。
【００１５】
請求項５に係る発明によれば、製造される光半導体封止用エポキシ樹脂組成物中に残留する溶媒量を低減することができて、このエポキシ樹脂組成物を成形硬化した際の、ボイドやクラックの発生を抑制す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】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１７】
本発明に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物（以下、適宜「組成物」という）は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及びホウ素化合物を含有する。
【００１８】
エポキシ樹脂としては、１分子中に２個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を用いることが好ましい。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、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が挙げられ、またこれらのエポキシ樹脂の芳香核部に水素添加したエポキシ樹脂等も挙げられる。これらのエポキシ樹脂は一種のみを用いるほか、二種以上を併用することもできる。
【００１９】
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ないが、比較的着色の少ないものが好ましい。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が挙げられる。これらのほかにアミン系硬化剤も挙げられるが、硬化時の変色が大きいため使用する際には添加量等に注意を要する。これらの硬化剤は一種のみ用いるほか二種以上を併用することもできる。
【００２０】
硬化剤の含有量は適宜調整されるが、エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．８〜１．２当量の範囲であることが好ましい。
【００２１】
硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させる作用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を用いることが好ましい。例えば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、メ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等のイミダゾール類等が挙げられる。これら硬化促進剤は一種のみを用いるほか、二種以上を併用することもできる。
【００２２】
この硬化促進剤の含有量は適宜調整されるが、例えば組成物全量に対して０．１〜５重量％の範囲とすることができる。
【００２３】
ホウ素化合物としては、微粒子状のものを用いることが好ましく、また２族又は３族元素とホウ素との化合物を用いることが好ましい。例えばＬａＢ6、ＣｅＢ6、ＰｒＢ6、ＮｄＢ6、ＧｄＢ6、ＴｂＢ6、ＤｙＢ6、ＨｏＢ6、ＹＢ6、ＳｍＢ6、ＥｕＢ6、ＥｒＢ6、ＴｍＢ6、ＹｂＢ6、ＬｕＢ6、ＳｒＢ6、ＣａＢ6を挙げることができる。このようなホウ素化合物は１種のみを用いるほか、二種以上を併用することもできる。このうち、組成物の成形体の近赤外線透過性を十分に抑制すると共に可視光の透過性を十分に確保するためには、ホウ素化合物として特に六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）を用いることが好ましい。すなわち、六ホウ化ランタンはプラズマ周波数が赤外域にあり、蛍光灯光や太陽光等が成形体中に進入してこの成形体中に分散する六ホウ化ランタンの微粒子に到達すると、この六ホウ化ランタンのプラズマ周波数以下の周波数の電磁波が全反射して、赤外域の波長に対して大きな遮光特性を有するものである。ここでプラズマ周波数とは、固体内の電子分布の粗密により発生する自由電子の振動数であり、このプラズマ周波数より高い周波数の電磁波は通過し低い周波数の電磁波は全反射されるものである。
【００２４】
このようなホウ素化合物を含有させることで、組成物の成形体の近赤外線吸収性及び紫外線吸収性を増大し、近赤外線透過性及び紫外線透過性を低減することができる。
【００２５】
ここで、成形体の光透過性は、成形体を厚み１ｍｍに成形してこの成形体に厚み方向に光を透過させた場合の、波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下となるようにすることが好ましい。このような範囲において、成形体が可視光を十分に透過すると共に、近赤外線の透過を十分に抑制することができ、この成形体を光半導体の封止材として用いた場合に可視光の透過性が非常に優れたものとなると共に、紫外線領域と近赤外線領域の波長の光を選択的にカットすることができる。このとき波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％未満であると可視光の透過性が十分に得られない。この波長５８０ｎｍの光の透過率は高い程好ましいが、実質的な上限は８０％である。また、波長９４０ｎｍの光の透過率が１％を超えると近赤外線の透過性が十分に抑制されない。
【００２６】
このような光透過特性を有する成形体は、組成物中の組成を適宜調整することにより得ることができ、特にホウ素化合物の含有量を調整することにより得ることができる。このためには特に組成物中の上記ホウ素化合物の含有量が０．００５〜１重量％の範囲となるようにすることが好ましい。このホウ素化合物の含有量が過少であると成形体の近赤外線透過性を十分に低減することができず、またこの含有量が過剰であると成形体の可視光の透過性を十分に得ることができなくなる。また、特に高い可視光線透過率を維持するためには、前記含有量は０．５重量％以下であることが好ましく、より好適には前記含有量を０．００５〜０．３重量％の範囲とする。ここで、このホウ素化合物の含有量は、後述するようにホウ素化合物を分散液の状態で他の成分と配合した後、溶媒を蒸発除去して組成物を調製する場合には、溶媒を除去した後の最終的に得られた組成物全量に対する含有量を意味する。
【００２７】
また、組成物中にはその他の成分として、変色防止剤、劣化防止剤、シリカ等の無機充填材、シラン系カップリング剤、変性剤、可塑剤、希釈剤等を、成形体の光透過特性を阻害しない範囲において必要に応じて適宜配合することができる。
【００２８】
本発明の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、上記各成分を適宜の手法で混合することができる。その手法の一例を以下に挙げる。
【００２９】
まずホウ素化合物は、トルエン、ブチルアセテート、アルコール等の適宜の溶媒に懸濁させた分散液の状態で使用する。分散液中のホウ素化合物の含有量は適宜設定されるが、例えば１〜１０重量％の範囲とすることができる。また、分散液中には必要に応じて酸化ジルコニウム、シラン化合物（γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン）等の分散剤を配合しても良い。
【００３０】
この分散液を、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤とミキサーで均一に混合した後、更に三本ロールで溶融混練するなどして混練して、混練物を調製する。このとき、使用する分散液中には、上記のように組成物を厚さ１ｍｍの成形体に成形した場合のこの成形体の波長５８０ｎｍの光の透過率が２０％以上であり、且つ波長９４０ｎｍの光の透過率が１％以下となる量の前記ホウ素化合物を含むようにする。
【００３１】
次に、得られた混練物を冷却固化する。このとき、混練物の冷却固化に先立って、混練物を加熱等することにより上記分散液の調製に用いられた溶媒を混練物中から蒸発させて除去することが好ましい。
【００３２】
そして、上記冷却固化により得られた固形物を粉砕して粉末状の組成物を得るものであり、また更に必要に応じて粉末状の組成物をタブレット状に打錠することもできる。
【００３３】
このようにして得られた組成物を用いた光半導体装置の製造例を挙げると、先ず金属のリードフレーム上に、光半導体素子をダイボンディングする。光半導体素子としてはＬＥＤ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤ、ＥＰＲＯＭ等を挙げることができるが、特に可視光を発光する発光素子又は可視光を受光して作動する受光素子が用いられる。次にＡｕ等の細線ワイヤを用いたワイヤボンディング法等でリードフレームと光半導体素子を結線する。次に上記の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体装置とワイヤーを樹脂封止する。ここで樹脂封止を行うにあたっては、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物が固体状である場合には粉末状又はタブレット状の組成物をトランスファー成形等により金型成形することができ、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物が液体状である場合にはキャスティングやポッティング、印刷等の方法により注型、固化するものである。
【００３４】
ここで、ホウ素化合物が上記のような分散液とした状態で他の成分と混合、混練されていると、混練物中におけるホウ素化合物の分散性が高くなり、得られる組成物中におけるホウ素化合物の分散性も高くなる。このため、組成物を成形して得られる成形体中でもホウ素化合物の分散性が高くなり、成形体の全体に亘って所望の光透過特性を付与することができる。
【００３５】
また、上記のように混練物から溶媒を蒸発除去すると、組成物中に残留する溶媒量を低減することができ、この組成物を成形硬化した際の、ボイドやクラックの発生を抑制することができる。
【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】
（実施例１〜７、比較例１）
下記表１に示す成分を用い、まず近赤外線吸収剤である六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）又はこれを溶媒に懸濁させた分散液を、エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化促進剤と下記表１に示す配合量でミキサーで均一に混合した後、更に三本ロールで溶融混練し、得られた混練物を加熱して前記溶媒を蒸発除去した後、冷却固化し、更に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た。
【００３８】
ここで、表中の「ＫＨＤＳ−０６」（商品名）は、住友金属鉱山株式会社製の六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）を２０重量％含む粉体であり、分散液Ａは前記「ＫＨＤＳ−０６」（商品名；住友金属鉱山株式会社製；六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）を２０重量％含む粉体）を六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）の含有量が５重量％になるようにトルエン及びブチルアセテートの混合溶媒に懸濁させたものであり、分散液Ｂは「ＫＨＦ−７Ａ」（商品名；住友金属鉱山株式会社製；六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）がトルエン及びブチルアセテートの混合溶媒中に１．８５重量％の割合で懸濁した分散液）である。
【００３９】
また、表中の「ＥＰＩＣＬＯＮ  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アジン環を有する三官能エポキシ化合物を、「ＴＨＰＡ」（商品名）は新日本理化株式会社製の無水フタル酸を、「２Ｅ４ＭＺ」（商品名）は四国化成株式会社製の２−エチル−４−メチルイミダゾールを、「ＢＨＴ」（商品名）は住友化学株式会社製の酸化防止剤を、それぞれ示す。
【００４０】
また、表中の近赤外線吸収剤含有量は、最終的に得られた光半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対する、近赤外線吸収剤（ＬａＢ6）の含有量を示す。
【００４１】
（評価試験）
こ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、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時間ポストキュアを施すことによって、厚み１ｍｍ×φ５０ｍｍの円盤状成形体をテストピースとして作製した。
【００４２】
上記円盤状成形体をマイクロスコープにて目視、走査することにより、ホウ素化合物の分散性の確認を行なった。ここで、ホウ素化合物の分散性の確認は、この分散性が悪い場合に生じる黒色異物の有無を確認することにより行い、１μｍ以上の黒色異物が発見されなかった場合を「◎」、発見された１μｍ以上の異物の個数が１０個未満の場合を「○」、１μｍ以上の異物が１０個以上発見された場合を「×」と評価した。
【００４３】
また、溶媒の除去が不十分な場合、成形体がポストキュア温度に曝されることで、成形体内部で溶媒が気化膨張し、ポストキュア後の成形品内部にボイドが発生したり、発生したボイドを起点とするクラックが観察される。そこで、ポストキュア前とポストキュア後の上記円盤状成形体をマイクロスコープにて目視、走査することにより、円盤状成形体中に残存する溶媒に起因するボイドやこのボイドを基点するクラックの有無を確認した。そして、円盤成形体中における１μｍ以上のボイド又はクラックの発生箇所が３０箇所未満であった場合を「◎」、３０箇所以上５０箇所未満の場合を「○」、５０箇所以上の場合を「×」と評価した。
【００４４】
次に分光光度計（日立製作所株式会社製の品番「Ｕ−３４００」）を用いて２５０〜１１００ｎｍの波長範囲におけるテストピースの光透過率を測定した。この測定結果から得られた波長４００ｎｍ、５８０ｎｍ及び９４０ｎｍにおけるテストピースの光透過率を下記のように評価した。
【００４５】
４００ｎｍ：光透過率が５％未満の場合を「◎」、５％以上１０％以下の場合を「○」、１０％を超える場合を「×」
５８０ｎｍ：光透過率３０％以上８０％以下を「◎」、２０％以上３０％未満を、「○」、２０％未満を「×」
９４０ｎｍ：光透過率が０．３％未満の場合を「◎」、０．３％以上１％以下の場合を「○」、１％を超える場合を「×」
これらの結果を表１に併せて示す。
【００４６】
【表１】
2008024789.tif 000002