JPH0797432A

JPH0797432A - エポキシ樹脂組成物及びこのエポキシ樹脂組成物を用いた光半導体装置

Info

Publication number: JPH0797432A
Application number: JP5243481A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tsuchida; 悟土田; Masahiko Kosaka; 正彦小坂; Kozo Hirokawa; 孝三広川
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】透明性が高く、耐熱性、光学的均一性に優
れ、かつ速硬化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。【構成】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリグリ
シジルイソシアヌレート及びブロム化エポキシ樹脂から
なる混合物を主体とするエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促
進剤に、Ｒ¹ _xＲ² _y（Ｒ³Ｓ）_zＰ（但し、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³
は、アルキル基、フェニル基、アルコキシル基、フェノ
キシ基、ベンジル基を表し、Ｓはイオウを表し、Ｐはリ
ンを表す。また、ｘ及びｙは、０、１又は２、ｚは、
１、２又は３かつ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３である。）で表され
る含イオウリン化合物を配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は透明性が高く、耐熱性、
光学的均一性に優れ、かつ速硬化性を有するエポキシ樹
脂組成物及びこのエポキシ樹脂の硬化物で封止された光
半導体装置にに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発光素子および受光素子封止用には、透
明性の優れた酸無水物硬化系のエポキシ樹脂組成物が使
用されている。例えばトランスファ成形用のエポキシ樹
脂組成物においては、硬化剤として、テトラヒドロ無水
フタル酸やヘキサヒドロ無水フタル酸等の二塩基酸無水
物が使用されている（特開平１−１６７３５９号公報、
特開平２−２２２１６５号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般の
エポキシ樹脂組成物は、透明性に関しては使用可能な水
準にあるものの、１５０℃におけるトランスファ成形に
３〜５分間を要し、成形サイクルが長いという問題があ
った。また、耐熱性、光学的均一性の点においても必ず
しも満足できるレベルとは言い難かった。本発明の目的
は、透明性が高く、耐熱性、光学的均一性に優れ、かつ
速硬化性を有するエポキシ樹脂組成物及びこのエポキシ
樹脂の硬化物で封止された光半導体装置を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、速硬化性
に着目し鋭意研究を重ねる中で、単純に硬化促進剤の種
類を変えたり、また添加量を増量しただけではトランス
ファ成形時の熱時硬度がさほど向上せず、短時間成形は
困難であり、むしろ光透過率やポットライフを低下させ
るという知見を得た。一方、多官能（３官能以上）の樹
脂と硬化剤を使用すると短時間成形が可能になる見通し
を得たが、この場合急激な硬化反応により光学的均一性
が著しく損なわれたり、硬化物が着色しやすくなること
が分かった。

【０００５】そこで本発明者らは硬化促進剤を増加させ
ずに、速硬化性を有し、熱時硬度を向上するための組成
を種々検討した結果、エポキシ樹脂としてビスフェノー
ルＡ型エポキシ樹脂、ブロム化エポキシ樹脂および３官
能エポキシ樹脂であるトリグリシジルイソシアヌレート
を併用するのが効果的であることをつきとめた。

【０００６】更に、この系の着色を防止し、なおかつ硬
化促進機能を有する化合物について研究を重ねた結果、
特定の含イオウリン化合物を使用することによって透明
性を損なわずに耐熱性、光学的均一性に優れ、かつ速硬
化性を有する光半導体封止用エポキシ樹脂組成物が得ら
れることが分かり、本発明に到達したのである。

【０００７】すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物
は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリグリシジル
イソシアヌレート及び一般式が化３で表されるブロム化
エポキシ樹脂からなる混合物を主体とするエポキシ樹
脂、硬化剤、硬化促進剤及び一般式化４で表される含イ
オウリン化合物を含むことを特徴とする。

【０００８】

【化３】（但し、化３において、ｎ＝０．１〜１．０である）

【０００９】

【化４】Ｒ¹ _xＲ² _y（Ｒ³Ｓ）_zＰ（但し、化４において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は、アルキル
基、フェニル基、アルコキシル基、フェノキシ基、ベン
ジル基を表し、Ｓはイオウを表し、Ｐはリンを表す。ま
た、ｘ及びｙは、０、１又は２、ｚは、１、２、又は
３、かつ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３である。）

【００１０】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ベー
ス樹脂として機能するものであり、常温で固体であれば
いかなる分子量のものも使用できる。トリグリシジルイ
ソシアヌレートは、耐熱性、透明性、速硬化性を向上す
るために使用されるものである。一般式化１で表される
ブロム化エポキシ樹脂は、熱時硬度、光学的均一性を付
与するために用いられる。

【００１１】これらのエポキシ樹脂の混合割合は重量比
で、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ブロム化エポキ
シ樹脂：トリグリシジルイソシアヌレート＝８０：１
０：１０〜１０：５０：４０の範囲に設定されている必
要がある。この範囲を外れると、本発明の特徴が損なわ
れるからである。

【００１２】本発明で用いる硬化剤は、従来公知のもの
でよく、とくに制限はない。ただし、光学特性を確保す
るために酸無水物を使用するのが好ましく、例えば、無
水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ
無水フタル酸、無水コハク酸などが好適に使用される。
酸無水物の配合量はエポキシ樹脂に対して０．７〜１．
２当量、好ましくは０．８〜１．１当量となるように配
合する必要がある。この範囲を外れると、反応が不十分
となり硬化体の物性が低下するためである。

【００１３】本発明で用いる硬化促進剤は、従来公知の
ものでよく、例えばイミダゾール類、三級アミン、四級
アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、ジアザビシクロ
ウンデセン及びその塩などが例示される。硬化促進剤の
配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤との合計量に対して
０．１〜５重量％にすればよい。

【００１４】本発明では、一般式化４で表される含イオ
ウリン化合物を含むことを必須とする。この含イオウリ
ン化合物は、亜リン酸エステル類の一種であり、酸化防
止機能を有するので、加熱硬化時に樹脂が黄変するのを
防止する。更に、硬化剤として酸無水物を用い、かつ硬
化促進剤を併用する系においては、イオウ原子が酸無水
物基を開環する作用を有するため、硬化反応を促進す
る。

【００１５】含イオウリン化合物を具体的に例示する
と、トリスラウリルチオフオスファイト、トリスプロピ
ルチオフオスファイト、トリスメチルチオフオスファイ
ト、トリスフェノキシチオフオスファイト、トリスフェ
ニルチオフオスファイト、トリスベンジルチオフオスフ
ァイト、ビスプロピオチオフオスファイト、ビスノニル
チオメチルフオスファイト、メチルエチルチオブチルフ
オスファイト、メチルノニルチオブチルフオスファイ
ト、メチルノニルチオラウリルフオスファイト、ペンチ
ルノニルチオラウリルフオスファイト、トリスステアリ
ルチオフオスファイトなどが挙げられる。

【００１６】これらは、単独でも２種以上を混合して用
いてもよい。配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤の合計量
に対して０．０５〜５．０％、より好ましくは０．１〜
１．５％の範囲とする。この範囲を下回った場合、着色
防止効果、硬化促進効果が乏しく本発明の目的を達成出
来ない。逆にこの範囲を上回った場合、着色防止機能、
硬化促進機能はさほど向上せず、むしろ耐熱性、透明性
の低下を招くからである。

【００１７】なお、上記光エポキシ樹脂組成物には、上
記各成分以外に必要に応じて離型剤、酸化防止剤、着色
剤、変性剤、充填剤等の従来公知の添加剤が用いられ
る。

【００１８】

【実施例】本発明を実施例により、さらに詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。表１に
示すとおり各原料を配合し、８０℃〜９０℃の熱ロール
にて１０〜２０分間混練後、冷却粉砕し、目的とする微
粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

【００１９】

【表１】＊１：三井石油化学工業株式会社製ビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂＊２：日産化学工業株式会社製トリグリシジルイソシア
ヌレート＊３：旭化成工業株式会社製ブロム化エポキシ樹脂＊４：新日本理化株式会社製テトラヒドロ無水フタル酸＊５：ＡｍｏｃｏＣｈｅｍｃａｌ社製無水ピロメリッ
ト酸＊６：城北化学株式会社製トリスラウリルトリチオフオ
スファイト＊７：四国化成株式会社製イミダゾール

【００２０】これらの樹脂組成物を、各種金型を用い
て、成形温度１５０℃、成形時間６０秒、成形圧力７Ｍ
Ｐａトランスファ成形し、さらに１５０℃で４時間アフ
タキュアした。得られた各種成形品について、次のよう
にして特性を調べた。その結果を表２示す。（１）光透過率分光光度計（株式会社日立製作所製Ｕ−２０００
型）を使用し、厚さ２ｍｍの試料について波長５７０ｍ
ｍにおける光透過率を測定した。（２）ガラス転移温度直径４ｍｍ、厚さ２０ｍｍの試料についてＴＭＡ（理学
電機株式会社製ＰＴＣ−１０Ａ型）を用い、５℃／分で
昇温したときの試料の伸びが急変する温度とした。（３）光学ムラ直径５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試料の試料について光学顕
微鏡（倍率：１００倍）により試料内部の樹脂流動跡の
有無を観察した。樹脂流動跡のないものを○、有るもの
を×で表示した。（４）熱時硬度縦１２８ｍｍ、横１２．７ｍｍ、厚さ４ｍｍの金型を用
い、成形温度１５０℃成形時間６０秒、成形圧力７ＭＰ
ａの条件で成形し、金型解放１０秒後に成形品表面をシ
ョアＡ硬度計で測定した。（５）速硬化性熱時硬度測定用試料を成形した際に、成形品およびカル
（厚さ５ｍｍ）の硬化性（型からの離型性）を下記のご
とく評価した。Ａ−−−成形品、カルとも離型性良Ｂ−−−成形品離型性良、カル未硬化（離型不良）Ｃ−−−成形品、カルとも離型不良

【００２１】

【表２】

【００２２】上記の結果から、次のことがわかる。１．本発明になるエポキシ樹脂組成物の硬化物は、光透
過率が比較例２の硬化物と同等以上で、耐熱性、光学的
均一性及び速硬化性はこれよりも優れている。２．四塩基酸無水物を硬化剤とした比較例３の硬化物
と、速硬化性及び耐熱性が同等で、光透過率及び光学的
均一性はそれよりも優れている。３．含イオウリン化合物を用いない比較例１の樹脂組成
物の硬化物と比較すると、光透過率、速硬化性、光学的
均一性共に優れている。

【００２３】次に、上記各実施例のエポキシ樹脂組成物
を用いて、受光素子を封止した。得られた光半導体装置
は、耐熱性、光学的均一性が高く、信頼性の高いもので
あった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、光透過性、耐熱性、光
学的均一性に優れ、かつ速硬化性を有するエポキシ樹脂
組成物を提供することができ、このエポキシ樹脂組成物
で封止することにより信頼性の高い光半導体装置を得る
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 63/00 ＮＪＷＮＫＷＨ０１Ｌ 23/24 31/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリ
グリシジルイソシアヌレート及び一般式が化１で表され
るブロム化エポキシ樹脂からなる混合物を主体とするエ
ポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び一般式化２で表さ
れる含イオウリン化合物を含むことを特徴とするエポキ
シ樹脂組成物。【化１】（但し、化１において、ｎ＝０．１〜１．０である）【化２】Ｒ¹ _xＲ² _y（Ｒ³Ｓ）_zＰ（但し、化２において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は、アルキル
基、フェニル基、アルコキシル基、フェノキシ基、ベン
ジル基を表し、Ｓはイオウを表し、Ｐはリンを表す。ま
た、ｘ及びｙは、０、１又は２、ｚは、１、２又は３、
かつ、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３である。）
【請求項２】硬化剤として、酸無水物を配合した請求
項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】請求項１又は２記載のエポキシ樹脂で素
子を封止してなる光半導体装置。