JPH02253645A - 光半導体装置およびそれに用いる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐熱信頬性、熱衝撃信顛性、耐湿信頼性お
よび光透過性に優れた光半導体装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

受光素子および発光素子等の光半導体素子の封止材料に
は、透明性、熱衝撃性および耐湿性に優れていなければ
ならないという観点からエポキシ樹脂組成物が使用され
ており、良好な成績をおさめている。しかしながら、従
来から用いられているエポキシ樹脂組成物は、透明性に
は優れているが、耐湿性、熱衝撃性および耐熱性に劣る
という欠点を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、耐湿性、熱衝撃性および耐熱性に劣るエポ
キシ樹脂組成物で光半導体素子を樹脂封止すると、素子
の腐食やワイヤー断線が早く進み、光半導体装置の寿命
が短くなることから、透明性を損なうことなく上記のよ
うな欠点が克服された封止樹脂の開発が強く望まれてい
る。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、透
明性、特に４００〜１０００ｎＩＩ＋における光透過率
が高く、耐湿性、熱衝撃性および耐熱性に優れた光半導
体装置の提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の光半導体装置は
、下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含むエポキシ樹脂組成物
を用いて光半導体素子を封止するという構成をとる。

（Ａ）下記の一般式（Ｊ）で表されるエポキシ樹脂。

（Ｂ）酸無水物系硬化剤。

（Ｃ）硬化促進剤。

（Ｄ）メルカプト基を有するシランカップリング剤 （作用） すなわち、本発明者らは、透明性、特に４００〜１１０
００ｎにおける光透過率に優れ、しがも耐湿性、熱衝撃
性および耐熱性が良好な封止樹脂を求めて一連の研究を
重ねた。その結果、上記のような特殊なエポキシ樹脂を
用いると、上記特性が向上することを突き止めた。そし
て、さらに研究を重ねた結果、上記特殊なエポキシ樹脂
と硬化剤と硬化促進剤とを組み合わせ、さらにメルカプ
ト基を有するシランカップリング剤を組み合わせると、
−層上記特性、なかでも耐湿性がより向上した封止樹脂
が得られることを見出しこの発明に到達した。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、特殊なエポキ
シ樹脂（Ａ成分）と、特定の配合割合の酸無水物系硬化
剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）と、メルカプト
基を有するシランカップリング剤（Ｄ成分）とを用いて
得られるものであって、通常、粉末状もしくはそれを打
錠したタブレット状になっている。

上記Ａ成分の特殊なエポキシ樹脂は、下記の一般式（１
）で表されるエポキシ樹脂であり、式中のＲＩは活性水
素を有する有機化合物の残基である。上記有機化合物と
しては、アルコール類、フェノール類、カルボン酸類、
アミン類およびチオール類等があげられる。

上記一般式（Ｉ）で表されるエポキシ樹脂は活性水素を
有する化合物を開始剤とし、４−ビニルシクロヘキセン
−１−オキサイドを触媒存在下で重合せしめ、得られた
重合体をエポキシ化することにより得られる（特開昭６
０−１６１９７３号公報参照）。例えば、前記一般式（
１）において、Ｒｔがトリメチロールプロパン残基であ
り、Ａが下記の構造式で表される脂環式エポキシ樹脂が
あげられる。

（以下余白） さらに、上記一般式（１）で表される脂環式エポキシ樹
脂以外に、得られるエポキシ樹脂組成物の特性を損なわ
ない範囲であれば通常用いられる従来公知の他のエポキ
シ樹脂を併用することができる。具体的には、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、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラ
ックエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等
があげられ、単独でもしくは併せて用いられる。

また、場合によりノボラック型エポキシ樹脂も併せて用
いることができる。なお、上記従来公知の他のエポキシ
樹脂の配合量は、所期の目的を損なわない範囲であれば
特に限定するものではないが、通常、Ａ成分の一般式（
１）で表される脂環式エポキシ樹脂に対して５〜８０重
量％（以下「％」と略す）の割合に設定するのが好まし
く、より好ましいのは１０〜６０％である。

上記Ａ成分の特殊なエポキシ樹脂とともに用いられるＢ
成分の酸無水物系硬化剤としては、ヘキサヒドロ無水フ
タル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、無
水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水メチルへ
キサヒドロフタル酸および無水コハク酸等の無色および
淡黄色のものがあげられ、単独でもしくは併せて用いる
ことができる。所期の目的である光透過性、耐湿性、熱
衝撃性等の諸特性を損なわない範囲内であればアミン類
、フェノール類等のエポキシ樹脂に対して用いられる従
来公知の硬化剤を併用しても差し支えない。上記Ｂ成分
の酸無水物系硬化剤の配合量は、上記Ａ成分である特殊
なエポキシ樹脂および場合により併用される従来公知の
エポキシ樹脂の全エポキシ基に対して０．５〜１．５当
量の範囲に設定することが好適である。耐湿性等の諸特
性をより向上させるには、０．６５〜０．８５当量の範
囲に設定することが望ましい、すなわち、Ｂ成分の酸無
水物系硬化剤の配合量が０．５当量を下回ると、樹脂組
成物の硬化後の色相が劣化するとともにガラス転析温度
が低下し、逆に１．５当量を上回ると耐湿性が低下する
傾向がみられる。その結果、例えば、上記範囲外で酸無
水物系硬化剤が配合されたエポキシ樹脂組成物で樹脂封
止された光半導体装置でと、素子の腐食およびワイヤー
断線等が早く進行し装置の寿命が低下しがちとなる。

上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられるＣ成分の硬
化促進剤としては、１．８−ジアザ−ビシクロ（５，４
，Ｏ）ウンデセン−７，２−メチルイミダゾール、２−
エチル−４−メチルイミダゾール、トリメチルアミン、
トリエチルアミン等の三級アミン類およびその誘導体、
ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ
ーｎブチルホスフィン等の有機ホスフィン化合物および
その塩類、第四アンモニウム塩等の有機金属塩類等があ
げられ、単独でもしくは併せて用いられる。このような
硬化促進剤の配合量は、用いられる全エポキシ樹脂１０
０重量部（以下「部Ｊと略す）に対して、０．０５〜７
．０部の範囲に設定することが好適である。より好まし
くは０．２〜３．０部である。すなわち、上記Ｃ成分の
配合量が０．０５部を下回ると、１３０〜１７０°Ｃと
いう光半導体装置の成形温度では硬化速度が遅くなって
しまい、逆に７．０部を上回ると、硬化した際にエポキ
シ樹脂組成物が着色する場合があるからである。

上記Ａ成分、Ｂ成分およびＣ成分とともに用いられるＤ
成分のメルカプト基を有するシランカップリング剤とし
ては、一般に使用されているメルカプト基含有シランカ
ップリング剤が用いられる。しかしながら、所期の目的
を損なわない範囲内において、他のシランカップリング
剤やチタネート系カップリング剤等どのようなカップリ
ング剤と併用しても差し支えはない。このようなメルカ
プト基含有シランカップリング剤の配合量は、用いられ
る全エポキシ樹脂１００部に対してメルカプト基含有シ
ランカップリング剤が０．０１〜１０゜０部の範囲内に
なるように設定することが好適である。より好ましいの
は、０．２〜３．０部である。

すなわち、上記り成分の配合量が０．０１部を下回ると
、光半導体装置の耐湿特性が著しく低下する傾向がみら
れ、逆に１０．０部を上回ると硬化した際にエポキシ樹
脂組成物が着色する場合がみられるからである。なお、
このＤ成分のメルカプト基含有シランカップリング剤と
しては、所期の目的を損なわない範囲内でエポキシ樹脂
、硬化剤等、他の原料で変性したものを使用しても差し
支えはない。　また、この発明では、上記Ａ成分、Ｂ成
分、Ｃ成分およびＤ成分以外に、必要に応じて従来から
用いられている染料、顔料、変性剤、酸化防止剤、離型
剤、カップリング剤、充填剤等を用いることができる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例えば、つぎ
のようにして製造することができる。すなわち、上記特
殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）、酸無水物系硬化剤（Ｂ成
分）、硬化促進剤（Ｃ成分）、メルカプト基含有シラン
カップリング剤（Ｄ成分）および必要に応じて染料、顔
料、変性剤。

酸化防止剤、離型剤、カップリング剤、充填剤等を配合
する。そして、これを、常法に準じてドライプレンド法
、または、溶融ブレンド法を適宜採用して混合、混練す
ることにより製造することができる。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての光半導体の封
止は特に限定されるものではなく、例えば、トランスフ
ァー成形等の公知のモールド方法により行うことができ
る。

このようにして得られる光半導体装置は、優れた透明性
を有し、しかも、耐湿性、耐熱性および熱衝撃性にもす
ぐれている。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の光半導体装置は、前記の一般
式（１）で表される特殊なエポキシ樹脂（Ａ成分）と、
酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）と硬化促進剤（Ｃ成分）お
よびメルカプト基含有シランカップリング剤（Ｄ成分）
を必須成分とする特殊なエポキシ樹脂組成物によって封
止されているため、４００〜１１０００ｎにおける光透
過率が高く保持された状態で、耐湿性、熱衝撃性および
耐熱性が極めて高くなっている。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜６、比較例１〜４〕 後記の第１表にしたがって、各原料を配合し、ミキシン
グロール機で溶融混練を行い、熟成したのち目的とする
微粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

（以下余白） 以上の実施例および比較例によって得られた微粉末状の
エポキシ樹脂組成物を用い、光半導体素子（チップサイ
ズ：１．５ｗａ四方×厚み０．５　ｔｒｍ　）をトラン
スファーモールド（成形条件：１５０°Ｃ×４分）し、
さらに１２０°Ｃ×１６時間の条件でアフターキュアー
することにより光半導体装置を得た（パッケージサイズ
：縦４．５　ｍｍ　Ｘ横６、ＯｍｍＸ厚み３ｍａ＋）。

このようにして得られた光半導体装置について、プレッ
シャークツカー保存試験（ＰＣＴ下）（１２１°ＣＸ２
気圧の条件下）でのリーク電流の変動を測定し、さらに
封止物の色相について調べた。その結果を下記の第２表
に示した。なお、測定方法を下記に示す。

＜ＰＣＴ後のリーク電流の変動測定〉 作製した光半導体装置をＰＣＴ条件下各２０゜４０．６
０．９０時間投入した後、常温および常温にて２時間放
置した。これを電圧１０Ｖで３０秒間印加させ、そのと
きのリーク電流値を測定した。

（余　　白　　） 第２表の結果から、実施例品は透明性を高く保持したま
ま耐湿信頼性、耐熱信頼性のすべてにおいて比較例品に
比べ優れていることがわかる。

特許出願人　　日東電工株式会社 代理人　弁理士　西　藤　征　彦 手続補正書 （自発） １゜ １材生のｂ 平成１年特許願第７５６５８号 ２、発明の名称 光半導体装置 ３゜ 補正をする者 事牛との関係　　特許出願人 住所　力所成＊ｔｎ帥１丁目１番２号 名称　　（３９６）日東電工株式会社 イ豐者鎌居五朗 明 細 書 ６、補正の内容 （１）明細書第１０頁第１行目および第１７頁第１表下
の注意書き＊１において、それぞれとあるをいずれも と訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するエポキシ樹
   脂組成物を用いて光半導体素子を封止してなる光半導体
   装置。 （Ａ）下記の一般式（ I ）で表されるエポキシ樹脂。 ▲数式、化学式、表等があります▼…（ I ） 式（ I ）において、Ｒ＿１は１個の活性水素を有する
   有機化合物残基であり、ｎ＿１、ｎ＿２…ｎ＿ｌは０ま
   たは１〜１００の整数であつてその和が１〜１００であ
   り、ｌは１〜１００の整数である。また、Ａは置換基を
   有する下記シクロヘキサン骨格 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｘは▲数式、化学式、表等があります▼、−
   ＣＨ＝ＣＨ＿２または−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ＿２−ＯＲ
   ＿２であつて、Ｒ＿２は水素、アルキル基、カーボアル
   キル基またはカーボアリール基のいずれか一つで、少な
   くとも一般式（ I ）の樹脂中に１個以上の▲数式、化
   学式、表等があります▼を含む）である。 （Ｂ）酸無水物系硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤。 （Ｄ）メルカプト基を有するシランカップリング剤
2. （２）上記Ａ成分のエポキシ樹脂以外に、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
   、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック
   エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレートか
   らなる群から選ばれた少なくとも一つのエポキシ樹脂が
   併用されている請求項（１）記載の光半導体装置。
3. （３）下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含む光半導体封止用
   エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）下記の一般式（ I ）で表されるエポキシ樹脂。 ▲数式、化学式、表等があります▼…（ I ） 式（ I ）において、Ｒ＿１は１個の活性水素を有する
   有機化合物残基であり、ｎ＿１、ｎ＿２…ｎ＿ｌは０ま
   たは１〜１００の整数であつてその和が１〜１００であ
   り、ｌは１〜１００の整数である。また、Ａは置換基を
   有する下記シクロヘキサン骨格 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｘは−ＣＨ−ＣＨ＿２、−ＣＨ＝ＣＨ＿２ま
   たは−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ＿２−ＯＲ＿２であつて、Ｒ
   ＿２は水素、アルキル基、カーボアルキル基またはカー
   ボアリール基のいずれか一つで、少なくとも一般式（
   I ）の樹脂中に１個以上の▲数式、化学式、表等があり
   ます▼を含む）である。 （Ｂ）酸無水物系硬化剤。 （Ｃ）硬化促進剤。 （Ｄ）メルカプト基を有するシランカップリング剤