JPH0827253A

JPH0827253A - 光半導体装置

Info

Publication number: JPH0827253A
Application number: JP16675994A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Kamiyama; 博克神山; Katsumi Shimada; 克実嶋田; Shinjiro Uenishi; 伸二郎上西; Tadaaki Harada; 忠昭原田; Takahiko Maruhashi; 隆彦丸橋
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】光透過率が高く、しかも耐湿性に優れた光半導
体装置を提供する。【構成】下記の混合エポキシ樹脂（Ａ成分），酸無水物
系硬化剤（Ｂ成分）および硬化促進剤（Ｃ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
た光半導体装置である。〔Ａ成分〕下記の一般式（１）で表されるノボラック型
エポキシ樹脂（Ｘ）と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂（Ｙ）とからなり、上記ＸおよびＹの重量基準の混合
割合〔Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）×１００〕が２０〜１００に設定
されている混合エポキシ樹脂。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光透過率および耐湿
性に優れた光半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光半導体素子の封止材料には、透明性お
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、良好な成績を収
めている。しかしながら、従来から用いられているエポ
キシ樹脂組成物には、ガラス転移温度が高く耐熱性には
優れているが、耐吸水性に劣るという欠点を有してい
た。

【０００３】

【課題を解決するための手段】このように、耐吸水性に
劣るエポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を樹脂封
止した場合、素子の腐食の進行が早く、光半導体装置の
寿命が短くなることから、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。

【０００４】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、光透過率が高く、しかも耐湿性に優れた光半
導体装置の提供をその目的とする。

【０００５】

【課題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）〜（Ｃ）
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
子を封止するという構成をとる。（Ａ）下記の一般式（１）で表されるノボラック型エポ
キシ樹脂（Ｘ）と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（Ｙ）とからなる混合エポキシ樹脂であって、上記Ｘお
よびＹの重量基準の混合割合〔Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）×１０
０〕が２０〜１００になるように設定されている混合エ
ポキシ樹脂。

【化３】（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明者らは、透明性に優れ、しか
も耐湿性の良好な封止樹脂を得るために一連の研究を重
ねた。その結果、上記一般式（１）で表される特殊なノ
ボラック型エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂とを特定の割合で混合した混合エポキシ樹脂を主成
分として用いたエポキシ樹脂組成物を用いると、高い光
透過率を備えながら、耐湿性にも優れた封止樹脂が得ら
れることを見出しこの発明に到達した。

【０００７】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【０００８】この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物
は、特殊な混合エポキシ樹脂（Ａ成分）と、酸無水物系
硬化剤（Ｂ成分）と、硬化促進剤（Ｃ成分）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。

【０００９】上記特殊な混合エポキシ樹脂（Ａ成分）
は、下記の一般式（１）で表されるノボラック型エポキ
シ樹脂と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とを用いて
得られるものである。

【００１０】

【化４】

【００１１】上記一般式（１）で表されるノボラック型
エポキシ樹脂としては、エポキシ当量が２００〜２２０
で、軟化点が６０〜８５℃のものを用いることが好まし
い。特に好ましくは、エポキシ当量が２０１〜２０５
で、軟化点が６５〜７５℃である。そして、式（１）中
の繰り返し数ｎとしては、ｎ＝３〜７が特に好ましい。

【００１２】上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とし
ては、エポキシ当量１７０〜８５０で、液状もしくは軟
化点１０５℃以下のものを用いることが好ましい。特に
好ましくは、エポキシ当量４５０〜６５０で、軟化点６
４〜９５℃である。すなわち、エポキシ当量が１７０未
満のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いると、得ら
れる封止用エポキシ樹脂組成物の粘性が低くなりすぎる
ため、成形時にボイドの巻き込み等が発生する。また、
エポキシ当量８５０を超えるビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂を用いると、得られる封止用エポキシ樹脂組成物
の粘性が高くなりすぎるため、成形時にワイヤー流れ等
が発生するからである。

【００１３】上記２種類のエポキシ樹脂からなる混合エ
ポキシ樹脂（Ａ成分）の両者の混合割合は、上記一般式
（１）で表されるノボラック型エポキシ樹脂（Ｘ）と、
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｙ）とを、重量基準
で、Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）×１００が２０〜１００の範囲とな
るよう設定する必要がある。より好ましくは２０〜８０
であり、特に好ましくは４０〜６０である。すなわち、
式（１）で表されるノボラック型エポキシ樹脂（Ｘ）の
混合割合が２０未満（Ｙが８０を超える）では、得られ
るエポキシ樹脂組成物からなる封止樹脂のガラス転移温
度が下がり耐熱性が低下するからである。

【００１４】上記混合エポキシ樹脂（Ａ成分）とともに
用いられる酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）としては、硬化
時または硬化後に樹脂組成物の硬化物に変色度合いの少
ない酸無水物が好適であり、特に限定するものではなく
従来公知のものが用いられる。例えば、無水フタル酸，
無水マレイン酸，無水トリメリット酸，無水ピロメリッ
ト酸，ヘキサヒドロ無水フタル酸，メチルヘキサヒドロ
無水フタル酸，テトラヒドロ無水フタル酸，メチルテト
ラヒドロ無水フタル酸，無水メチルナジック酸，無水ナ
ジック酸，無水グルタル酸等があげられ、特に充分に精
製され着色の少ないものが好ましい。これらは単独でも
しくは２種以上併せて用いられる。特に、テトラヒドロ
無水フタル酸を用いることが好ましい。

【００１５】そして、前記特殊な混合エポキシ樹脂（Ａ
成分）と酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）の配合割合は、Ａ
成分のエポキシ基１当量に対してＢ成分の酸無水物当量
を０．５〜１．５の範囲に設定することが好ましく、特
に好ましくは０．８〜１．２である。すなわち、上記Ｂ
成分の酸無水物当量が上記範囲を外れると、製品の耐湿
・耐熱信頼性が低下したり、変色，黄変が発生する場合
があるからである。なお、上記酸無水物系硬化剤におけ
る当量は、つぎのように設定される。すなわち、Ａ成分
中のエポキシ基１個に対して、酸無水物系硬化剤中の酸
無水物基が１個の場合を当量（酸無水物当量）１．０と
する。そして、上記酸無水物当量が０．５〜１．５と
は、特殊な混合エポキシ樹脂（Ａ成分）中のエポキシ基
１個に対して、酸無水物系硬化剤（Ｂ成分）中の酸無水
物基の数が０．５〜１．５個であるという趣旨である。

【００１６】上記Ａ成分およびＢ成分とともに用いられ
る硬化促進剤（Ｃ成分）としては、第三級アミン類，イ
ミダゾール類，第四級アンモニウム塩および有機金属塩
類等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併
せて用いられる。特に、透明性という点から、１，８−
ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７および
その誘導体等を用いることが好ましい。上記硬化促進剤
（Ｃ成分）の使用量は、上記特殊な混合エポキシ樹脂
（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して
０．１〜６．０部の範囲に設定することが好ましく、特
に好ましくは０．４〜３．０部である。すなわち、硬化
促進剤（Ｃ成分）の使用量が０．１部未満では、例えば
１４０〜１６０℃の光半導体封止の成形温度では硬化速
度が遅くなってしまい作業効率が低下し、逆に６．０部
を超えると、硬化した際に封止樹脂が着色する場合があ
るからである。

【００１７】なお、この発明に用いられるエポキシ樹脂
組成物には、上記Ａ〜Ｃ成分以外に、必要に応じて、染
料，変性剤，劣化防止剤，離型剤等の他の添加剤を適宜
に配合することができる。

【００１８】上記染料としては、特に限定するものでは
なく従来公知のものがあげられる。

【００１９】上記変性剤としては、シリコーン系変性剤
等があげられる。

【００２０】上記劣化防止剤としては、フェノール系化
合物，アミン系化合物，有機硫黄系化合物，ホスフィン
系化合物等従来公知のものがあげられる。

【００２１】上記離型剤としては、モンタン酸，ステア
リン酸およびその金属塩、ポリエチレン系カルナバ等の
従来公知のものがあげられる。

【００２２】この発明に用いられ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、上記特殊な混合エポキシ樹脂（Ａ成分），酸
無水物系硬化剤（Ｂ成分），硬化促進剤（Ｃ成分）およ
び必要に応じて染料，変性剤，劣化防止剤，離型剤等の
他の添加剤を適宜に配合する。そして、これを常法に準
じドライブレンド法、または溶融ブレンド法を適宜採用
して混合，混練する。そして、冷却し粉砕し、さらに必
要に応じて打錠することによりエポキシ樹脂組成物を製
造することができる。

【００２３】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
光半導体素子の封止は特に限定するものではなく、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。

【００２４】このようにして得られる光半導体装置は、
極めて優れた耐湿信頼性を有している。

【００２５】なお、この発明において、封止樹脂である
硬化物としては、厚み１ｍｍの硬化物において、分光光
度計の測定により、波長６００ｎｍの光透過率が９０％
以上のものが好ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明の光半導体装置
は、主成分であるエポキシ樹脂成分として、前記一般式
（１）で表されるノボラック型エポキシ樹脂とビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂とを特定の混合割合した混合エ
ポキシ樹脂を用い、これを含有する特殊なエポキシ樹脂
組成物により樹脂封止されたものである。このため、上
記特殊なノボラック型エポキシ樹脂を併用していること
から、高い透明性が保持されたまま、耐湿信頼性が極め
て高い。

【００２７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２８】

【実施例１〜１４、比較例１〜５】後記の表１〜表３に
示す各成分を、同表に示す割合で配合し、ミキシングロ
ール機で溶融混練（１２０℃）を行い、熟成した後、室
温で冷却して粉砕することにより目的とするエポキシ樹
脂組成物を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】前記のように、実施例および比較例によっ
て得られた微粉末状エポキシ樹脂組成物を用い、光半導
体素子をトランスファーモールド（成形条件：１５０℃
×４分）し、さらに、１２０℃×１６時間の条件でアフ
ターキュアすることにより光半導体装置を製造した。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
ャークッカー試験（ＰＣＴテスト：１２１℃，２気圧の
条件下）後のリーク電流の変動を測定した。また、得ら
れたエポキシ樹脂組成物のガラス転移温度および８５℃
×８５％ＲＨ吸水率特性を調べた。その結果を、後記の
表４〜表６に示した。なお、各測定方法は下記の方法に
従った。

【００３３】〔ガラス転移温度〕ＪＩＳ−Ｋ−６９１１
に準じ、熱機械分析装置（ＴＭＡ）によるＴＭＡ曲線の
屈曲点（α₁とα₂との交点）から求めた。なお、α₁
はガラス状領域での線膨脹係数であり、α₂はゴム状領
域での線膨脹係数である。また、試料の硬化条件は、１
５０℃×４分＋１２０℃×１６時間とした。

【００３４】〔８５℃×８５％ＲＨ吸水率特性〕ＪＩＳ
−Ｋ−６９１１に準じ、８５℃×８５％ＲＨでの１２０
０時間放置後における値を求めた。なお、試料の硬化条
件は、１５０℃×４分＋１２０℃×１６時間とした。

【００３５】〔ＰＣＴ後のリーク電流の変動測定〕光半
導体装置を上記ＰＣＴテスト条件下に、各々１０時間，
３０時間，５０時間，７０時間投入した後、常温・常湿
において２時間放置したものを電圧１０Ｖで３０秒間印
加させリーク電流を測定した。

【００３６】パッケージサイズ：４．５ｍｍ×６．０ｍｍ×厚み３．０ｍｍチップサイズ：１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×厚み０．５ｍｍ

【００３７】さらに、各エポキシ樹脂組成物を用い、厚
み１ｍｍの硬化体を成形した〔硬化条件：１５０℃×４
分＋１５０℃×３時間（アフターキュア）〕。これにつ
いて、波長６００ｎｍにおける光透過率を分光光度計
（島津製作所社製、ＵＶ−３１０１ＰＣ）を用いて測定
した。この結果を後記の表４〜表６に併せて示す。

【００３８】

【表４】

【００３９】

【表５】

【００４０】

【表６】

【００４１】上記表４〜表６の結果から、実施例品は、
比較例品に比べて吸水率が低いことから、耐湿性に優れ
ていることがわかる。また、実施例品は、ＰＣＴテスト
でのリーク電流の変動測定からも耐湿信頼性に優れてい
ることがわかる。さらに、実施例品は、全て光透過率が
高いことから、上記耐湿信頼性とともに透明性にも優れ
ていることがわかる。しかも、ガラス転移温度が高く優
れた耐熱性をも備えている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原田忠昭大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者丸橋隆彦大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（Ａ）〜（Ｃ）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（１）で表されるノボラック型エポ
キシ樹脂（Ｘ）と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（Ｙ）とからなる混合エポキシ樹脂であって、上記Ｘお
よびＹの重量基準の混合割合〔Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）×１０
０〕が２０〜１００になるように設定されている混合エ
ポキシ樹脂。【化１】（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。
【請求項２】下記の（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する光
半導体封止用エポキシ樹脂組成物。（Ａ）下記の一般式（１）で表されるノボラック型エポ
キシ樹脂（Ｘ）と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（Ｙ）とからなる混合エポキシ樹脂であって、上記Ｘお
よびＹの重量基準の混合割合〔Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）×１０
０〕が２０〜１００になるように設定されている混合エ
ポキシ樹脂。【化２】（Ｂ）酸無水物系硬化剤。（Ｃ）硬化促進剤。