JP3408744B2 - 光半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents

Description

【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】

【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。

【０００８】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。

【０００９】

【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（ａ）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。

【００１０】

【化２】

【００１１】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（ａ）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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】

【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（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。

【００１５】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１４
００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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】

【実施例】（実施例１〜６） 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）。

【００２６】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。

【００２７】（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、実施例２と同様にして封止樹
脂を得た。

【００２８】（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、実施例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。

【００２９】

【化３】

【００３０】（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、実施例２と同様
にして封止樹脂を得た。

【００３１】（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、実施例６と同様
にして封止樹脂を得た。

【００３２】

【表１】

【００３３】（評価）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。

【００３４】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−３
４００）を用いて、９４０ｎｍの光透過率を測定した。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】（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。

【００３９】

【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。

【００４０】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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−208805（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−287641（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−302499（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−43493（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−176373（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215905（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 63/00 - 63/10 C08K 5/521 C08L 71/02 - 71/03 H01L 23/29

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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（ａ）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４０〜９
   ０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】
2. 【請求項２】 上記式（ａ）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。
3. 【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。