(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤を含有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、離型剤として、下記式（ｂ）で表され、且つ、下記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が４０〜９０重量％である化合物を含有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。
【化１】
0003965689.tif 000005
【請求項２】
上記式（ｂ）で表される化合物の平均分子量が、５００〜３０００であることを特徴とする請求項１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又は請求項２記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、半導体チップを封止してなる光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体装置、及びその製造に使用される光半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置などの電子部品の封止方法として、エポキシ樹脂組成物による封止が広く行われている。このエポキシ樹脂組成物で封止する方法としては、作業性及び量産性の面で優れているため、一般にトランスファー成形が行われている。
【０００３】
なお、フォトトランジスター、フォトダイオード、ＬＥＤ、ＣＣＤ、ＥＰＲＯＭ等の発光や受光を伴う光半導体装置を製造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（以下、封止樹脂と記す）には、透明性、密着性、耐熱性、耐湿信頼性及び電気絶縁性等が優れていることが要求されている。
【０００４】
また、トランスファー成形で繰り返し封止すると、封止樹脂の硬化物（以下、樹脂硬化物と記す）と金型とが接着して離れにくくなる場合があるため、封止樹脂には離型性が優れていることも要求されており、封止樹脂にカルナバワックスやモンタン酸ワックス等の離型剤を配合することにより、金型と樹脂硬化物の離型性を改良することが検討されている。
【０００５】
なお、光半導体装置を製造するために用いられる封止樹脂の場合、透明性が優れていることが特に重要である。そのため、透明性を満足したうえで離型性を向上させる必要があり、そのために封止樹脂中に相溶する離型剤を用いる必要があるが、従来から使用されている相溶する離型剤では、離型性や耐湿信頼性が不十分であるという問題があった。
【０００６】
そのため、トランスファー成形する前に、フッ素系やシリコン系の離型剤を、スプレーや塗布により金型の表面に供給した後、トランスファー成形することにより金型からの離型性を高めることが検討されている。しかし、このような離型剤を金型の表面に供給した後、トランスファー成形する方法の場合、離型剤を金型の表面に供給する時間が必要になるため、成形サイクルが長くなり生産性が低いという問題や、離型剤を金型の表面に均一に供給するために、一般的に離型剤に溶剤を含有させる必要があり、この溶剤の蒸発による環境悪化の恐れがあるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２０８８０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を改善するために成されたもので、その目的とするところは、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤を含有する封止樹脂（光半導体封止用エポキシ樹脂組成物）であって、繰り返して封止する場合であっても金型と樹脂硬化物との離型性が優れると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた樹脂硬化物が得られる封止樹脂を提供することを目的とする。
【０００９】
また、金型との離型性が優れると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた光半導体装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る封止樹脂（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、硬化促進剤及び離型剤を含有する封止樹脂において、離型剤として、下記式（ｂ）で表され、且つ、下記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が４０〜９０重量％である化合物を含有することを特徴とする。
【００１１】
【化２】
0003965689.tif 000002
【００１２】
本発明の請求項２に係る封止樹脂は、請求項１記載の封止樹脂において、上記式（ｂ）で表される化合物の平均分子量が、５００〜３０００であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に係る光半導体装置は、請求項１又は請求項２記載の封止樹脂を用いて、半導体チップを封止してなる。
【００１４】
上記式（ｂ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が４０〜９０重量％である化合物は、エポキシ樹脂等と混合したときに白濁しにくいと共に、耐湿信頼性を低下させにくい化合物であるため、本発明に係る封止樹脂を用いると、透明性が優れると共に耐湿信頼性が優れた樹脂硬化物が得られる。更にこの化合物は、離型性能をも持ち合わせているため、金型と樹脂硬化物との離型性が優れた封止が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る封止樹脂は、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、及び、離型剤として上記式（ｂ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が４０〜９０重量％である化合物（以下、これをＡ化合物と記す）を含有してなる。このＡ化合物を含有していることが重要であり、含有していない場合は、繰り返して封止した場合に金型と樹脂硬化物との離型性が低下したり、得られる樹脂硬化物が白濁して透明性が低下したり、得られる樹脂硬化物の耐湿信頼性が低下しやすくなる。
【００１６】
なお、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が４０重量％未満の場合は、樹脂硬化物の透明性が低下しやすくなり、９０重量％を越える場合は、離型性が低下しやすくなったり、樹脂硬化物の吸湿性が高まるため、耐湿信頼性等が低下する恐れがある。なお、この式（ｃ）で表される構造部分の重量分率とは、Ａ化合物の分子量中に占める式（ｃ）で表される構造部分の分子量の比率を表し、例えば、Ａ化合物の分子量が１４００で、式（ｃ）で表される構造部分の分子量が７００の場合、５０重量％となる。
【００１７】
なお、Ａ化合物は、平均分子量が５００〜３０００であると、安定した離型性と透明性が得られ好ましい。５００未満の場合は、離型性が低下しやすくなり、３０００を越える場合は、樹脂硬化物の透明性が低下しやすくなる。
【００１８】
また、このＡ化合物の配合量としては、封止樹脂１００重量部に対して、０．１〜５重量部配合していることが好ましい。０．１重量部未満の場合は、金型と樹脂硬化物との離型性を改良する効果が小さく、５重量部を越える場合は、樹脂硬化物の透明性が低下しやすくなったり、半導体チップと樹脂硬化物の接着強度が低下して耐湿信頼性等が低下する恐れがある。
【００１９】
なお、離型剤としては、Ａ化合物のみを配合していることに限定するものではなく、本発明の目的を損なわない程度であれば、必要に応じて天然カルナバや、上記式（ａ）で表されるが、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が４０重量％未満の化合物等をも配合してもよい。
【００２０】
本発明で使用するエポキシ樹脂としては、分子内にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂を含有していれば特に限定するものではなく、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、オルソ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、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられ、これらを単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。なお、使用するエポキシ樹脂としては、比較的着色の少ないものを用いると、樹脂硬化物の透明性が優れ好ましい。
【００２１】
本発明で使用する硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応して硬化させるものであれば特に限定するものではなく、例えば無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチル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や、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等が挙げられる。上記硬化剤は、単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。なお、使用する硬化剤としても、比較的着色の少ないものを用いると、樹脂硬化物の透明性が優れ好ましい。なお、アミン系硬化剤をも配合しても良いが、アミン系硬化剤を用いると、一般的に樹脂硬化物の着色が大きくなるため、使用する際には配合量等に注意する必要がある。硬化剤の配合量としては、エポキシ樹脂に対して当量比で０．５〜５の範囲で一般に配合されるが、０．７〜１．３程度が好ましい。
【００２２】
本発明で使用する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させるものであれば特に限定するものではなく、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化合物、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール系化合物、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化合物、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レート系化合物が挙げられる。上記硬化促進剤は、単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。なお、使用する硬化促進剤としても、比較的着色の少ないものを用いると、樹脂硬化物の透明性が優れ好ましい。
【００２３】
本発明の封止樹脂には、必要に応じて、無機充填材、変色防止剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、変性剤、可塑剤及び希釈剤等を含有することもできる。なお、無機充填材としては、例えば結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ等が挙げられる。
【００２４】
本発明の封止樹脂は、上記含有物が均一に混合されていることが好ましい。室温で固体状の封止樹脂を製造する場合には、例えば、ホモミキサー等の高速攪拌装置や、３本ロール等を用いて加熱して混練した後、冷却、粉砕し、必要に応じてタブレット状に打錠するなどの方法で製造する。また、室温で液体状の封止樹脂を製造する場合には、例えば攪拌装置を用いて、必要に応じて加熱しながら混合した後、必要に応じて冷却することにより製造する。
【００２５】
そして、上記で得られた封止樹脂を用いて、室温で固体状の封止樹脂の場合にはトランスファー成形等を行い、室温で液体状の封止樹脂の場合にはキャスティング法やポッティング法等を行い半導体チップを封止すると、金型との離型性が優れると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた光半導体装置（本発明の請求項３に係る光半導体装置）が得られる。なお成形する方法としては、上記封止樹脂を用いること以外は特に限定するものではなく、一般の方法で成形が可能である。
【００２６】
【実施例】
（参考例１〜６、実施例７、８）
封止樹脂の原料として、下記のエポキシ樹脂３種類、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤３種類を用いた。
・エポキシ樹脂１：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂［油化シェルエポキシ社製、商品名８２７、エポキシ当量１８５］と、
・エポキシ樹脂２：３官能エポキシ樹脂［三井石油化学社製、商品名ＶＧ３１０１Ｈ、エポキシ当量２１０］と、
・エポキシ樹脂３：３官能エポキシ樹脂［日産化学工業社製、商品名ＴＥＰＩＣ、エポキシ当量１０５］と、
・硬化剤：無水ヘキサヒドロフタル酸と、
・硬化促進剤：メチルトリフェニルホスホニウムブロマイドと、
・離型剤１：上記式（ａ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が５０重量％である化合物（平均分子量１４００）と、
・離型剤２：上記式（ａ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が６０重量％である化合物（平均分子量１８００）と、
・離型剤３：上記式（ａ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が８０重量％である化合物（平均分子量２４００）と、
・離型剤４：上記式（ｂ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が５０重量％である化合物（平均分子量１８００）と、
・離型剤５：上記式（ｂ）で表され、且つ、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が８０重量％である化合物（平均分子量２４００）。
【００２７】
上記の各原料を表１に示す重量部配合した後、ホモミキサー攪拌装置を用いて、温度１２０℃で５分間混練し、次いで冷却した後、粉砕した。そしてその粉砕物をタブレット状に打錠して封止樹脂を得た。
【００２８】
（比較例１）
離型剤として、モンタン酸ワックス［ヘキスト社製、商品名ワックスＳ］（離型剤６）を用いたこと以外は、参考例２と同様にして封止樹脂を得た。
【００２９】
（比較例２）
離型剤として、平均分子量が７５０であり、下記式（ｄ）で表される化合物（離型剤７）を用いたこと以外は、参考例２と同様にして封止樹脂を得た。なお、この離型剤７は、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が０重量％の化合物とも言える化合物である。
【００３０】
【化３】
0003965689.tif 000003
【００３１】
（比較例３）
離型剤として、平均分子量が１５００であり、上記式（ａ）で表されるが、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が２０重量％の化合物（離型剤８）を用いたこと以外は、参考例２と同様にして封止樹脂を得た。
【００３２】
（比較例４）
離型剤として、平均分子量が１５００であり、上記式（ａ）で表されるが、上記式（ｃ）で表される構造部分の重量分率が２０重量％の化合物（離型剤８）を用いたこと以外は、参考例６と同様にして封止樹脂を得た。
【００３３】
【表１】
0003965689.tif 000004
【００３４】
（評価）
各参考例、各実施例及び各比較例で得られた封止樹脂を用いて、評価用サンプルを下記の方法で作製し、光透過率、白濁性、離型性、密着性及び耐湿信頼性を下記の方法で測定した。
【００３５】
光透過率は、トランスファー成形機を用いて、注入時間２０秒、注入圧力７．８５ＭＰａ、金型温度１６５℃、キュア時間９０秒の条件で成形して、厚み１ｍｍの評価用サンプルを作製した。そして得られた評価用サンプルを、分光光度計（日立製作所社製、Ｕ−３４００）を用いて、９４０ｎｍの光透過率を測定した。
【００３６】
白濁性は、光透過率と同様にして成形した厚み１〜８ｍｍの評価用サンプルを、白色紙にＢの鉛筆で記入した線の上に置き、８ｍｍの評価用サンプルを通して線が見えた場合を○、８ｍｍでは見えないが５ｍｍの評価用サンプルを通して線が見えた場合を△、５ｍｍの評価用サンプルを通して線が見えない場合を×とした。
【００３７】
離型性は、半導体チップ（４×５ｍｍ、アルミニウムパターンチップ、窒化珪素膜、５μｍ配線幅）をリードフレーム（４２アロイ合金の一部に銀メッキを施したもの）に搭載して、２５μｍの金線で両者を接続したものを、光透過率と同様の条件で成形して封止して、１６ＤＰＩ型の評価用サンプルを作製した。そして、この成形を繰り返し、スムーズに脱型する連続成形回数を求め、離型性の値とした。なお、１００回繰り返しても、スムーズに脱型する場合は、○とした。
【００３８】
耐湿信頼性は、離型性の評価用に成形した評価用サンプルを２０個抜き取り、１２５℃で１２時間アフターキュアーした後、６０℃９５％の恒温恒湿槽に投入した。そして、２５０時間毎に取り出してオープン・ショ−トを評価し、累積不良が１０％を越える処理時間を求めて、耐湿信頼性の値とした。なお、１０００時間処理しても１０％に達しない場合は、○とした。
【００３９】
（結果）
結果は表１に示したように、各実施例は各比較例と比べて光透過率及び白濁性が優れており、本発明に係る封止樹脂を用いると、透明性が優れた樹脂硬化物が得られることが確認された。また、各実施例は各比較例と比べて離型性及び耐湿信頼性が同等又は優れており、繰り返して封止する場合であっても、金型と樹脂硬化物との離型性が優れると共に、耐湿信頼性が優れた樹脂硬化物が得られることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び請求項２に係る封止樹脂（光半導体封止用エポキシ樹脂組成物）は、離型剤としてＡ化合物を配合しているため、繰り返して封止する場合であっても金型と樹脂硬化物との離型性が優れると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた樹脂硬化物が得られる。
【００４１】
本発明の請求項３に係る光半導体装置は、本発明の請求項１又は請求項２記載の封止樹脂を用いているため、金型との離型性が優れると共に、透明性及び耐湿信頼性が優れた光半導体装置となる。