JP3821059B2 - 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
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード(LED:light emitting diode)、フォトトランジスタ、フォトダイオード、荷電結合素子(CCD:charge coupled device)、EPROM(erasable programmable read only memory)等の光半導体素子を封止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及びこれを用いて製造される光半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光半導体素子には、LED等の発光素子、フォトトランジスタ等の受光素子、CCD等の集積回路(IC:integrated circuit)などがあるが、これらの光半導体素子を封止するための材料としては、透明性、密着性、電気絶縁性、耐熱性などに優れているという理由で、エポキシ樹脂組成物が用いられ、これによる樹脂封止が主流となっている。その中でも、エポキシ樹脂組成物を用いたトランスファモールド法による樹脂封止は、作業性や量産性の面で、他の方法による樹脂封止よりも優れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミニウム(Al)配線を有する光半導体素子を従来のエポキシ樹脂組成物で封止した場合には、光半導体装置のパッケージ(PKG:package)の耐湿信頼性が低下するという不具合が生じる。例えば、PKGの長期寿命(信頼性)の指標とされている、プレッシャクッカー試験(PCT:Pressure Cooker Test)や高温高湿バイアス試験(THB:Temperature Humidity Biastest)等の耐湿信頼性試験において、安定した信頼性の確保が困難であり、満足な結果を得ることができないというものである。
【0004】
一般に、光半導体装置の製造に用いられる従来のエポキシ樹脂組成物には、以下のような特徴がある。すなわち光半導体装置においては、光学特性として特に光透過性が重要視されるため、この特性に悪影響を与えるフィラーは配合しないようにしている。しかし、このようにフィラーを含まないエポキシ樹脂組成物を用いると、成形して得られる成形品の吸湿率を低減するのが非常に困難となり、逆に吸湿率が高くなるものである。
【0005】
また、エポキシ樹脂組成物の主要成分であるエポキシ樹脂には、その合成工程において除去しきれなかった不純イオンが多く残留しているという特徴もある。例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの縮合反応によってビスフェノールA型エポキシ樹脂を合成することができるが、この際、エピクロルヒドリンに由来する塩素は、樹脂骨格に結合することによって有機塩素(加水分解性塩素)として残留することとなる。そうすると、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を配合した組成物を硬化反応させる際に、有機塩素が加水分解されることによってCl−イオンが脱離して溶出し、これが不純イオンとなるのである。
【0006】
さらに、光半導体封止用のエポキシ樹脂の硬化剤としては、透明性に優れているという理由で、通常、酸無水物が用いられている。ところが、この酸無水物は酸性度が高いため、樹脂骨格中の有機塩素が加水分解されやすくなり、不純イオンの溶出量が増加するのである。
【0007】
上記のように、従来のエポキシ樹脂組成物を用いて樹脂封止された光半導体装置のPKGは吸湿率が高いため、PKG内部に水分が吸収されやすくなっている。そのためPKG中に水分が浸透していく過程で、水分中に樹脂などから不純イオンが溶け込み、この不純イオンが半導体素子などの金属配線に到達すると、金属配線の腐食を招くのである。そして従来においては、強制加湿条件(PCT、THB)下においてPKGから溶出される不純イオンによるAlパッド電極やAl配線部の腐食が生じやすかった。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、金属配線としてAl配線を有する光半導体素子を封止しても、PCTやTHB等の耐湿信頼性試験において、安定した信頼性を確保することができる光半導体封止用エポキシ樹脂組成物、及びこれを用いて製造される光半導体装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、A:エポキシ樹脂、B:硬化剤、C:硬化促進剤を必須成分とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、A成分として、(1):ビスフェノールA型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が250ppm以下であるもの、(2):脂環式エポキシ樹脂、(3):トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が700ppm以下であるもの、の3種のエポキシ樹脂を用い、B成分として、酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂、ポリメルカプタン系硬化剤、アミン系硬化剤の中から選ばれるものを用い、A成分とB成分の当量比がA成分/B成分=0.8〜2であり、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形して得られる成形品から抽出される抽出水のpHが3.8〜4.5、電気伝導度が10mS/m未満、かつCl−イオン濃度が10ppm未満であることを特徴とするものである。
【0010】
また請求項2の発明は、請求項1において、抽出水のNO3 −イオン濃度が5ppm未満、かつNa+イオン濃度が10ppm未満であることを特徴とするものである。
【0012】
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、(1)〜(3)のエポキシ樹脂の質量比が(1):(2):(3)=(40〜94):(3〜30):(3〜30)であることを特徴とするものである。
【0013】
また請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、A成分として、(1)〜(3)のエポキシ樹脂を予め窒素雰囲気下で溶融混合したものを用いて成ることを特徴とするものである。
【0014】
また請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかにおいて、C成分として、化学式R4P+・X−(ただし、Rは炭素数1〜10の炭化水素基、X−はハロゲン又は有機アニオン)で表される4級ホスホニウム塩を用いて成ることを特徴とするものである。
【0015】
また請求項6に係る光半導体装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止して成ることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0017】
本発明に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、A:エポキシ樹脂、B:硬化剤、C:硬化促進剤を必須成分とするものである。
【0019】
A成分であるエポキシ樹脂としては、(1):ビスフェノールA型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が250ppm以下であるもの、(2):脂環式エポキシ樹脂、(3):トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が700ppm以下であるもの、の3種のエポキシ樹脂を組み合わせて用いる。
【0020】
上記(1)及び(3)のエポキシ樹脂については、加水分解性塩素の濃度を限定しているが、この濃度を測定するにあたっては、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の一部を試料として抜き取り、この試料2gを1,4−ジオキサンに溶解し、これに1NのKOHを5ml加え、煮沸還流を30分間行う。次に、メタノール5ml及び80%アセトン水60mlで洗浄した後に酢酸を3ml加え、これを検体とする。そしてこの検体を1/100N硝酸銀溶液(標準)で電位差滴定することによって、加水分解性塩素濃度を測定することができる。電位差滴定の際には、例えば、京都電子工業(株)製の電位差自動滴定装置を用いることができる。このようにして得た測定値が250ppm以下であれば、試料を抜き取った残りのビスフェノールA型エポキシ樹脂を(1)のエポキシ樹脂として用いることができるのである。ビスフェノールA型エポキシ樹脂の加水分解性塩素濃度の実質上の下限は、現状においては汎用グレードの常温固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂の80ppmである。一方、トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂の場合も、上記と同様にして加水分解性塩素濃度を測定することができ、この場合は測定値が700ppm以下であれば、試料を抜き取った残りのトリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂を(3)のエポキシ樹脂として用いることができるのである。トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂の加水分解性塩素濃度の実質上の下限は、特殊高純度タイプ(試作品)のもので10ppmである。
【0021】
A成分として、上記(1)〜(3)のエポキシ樹脂を用いると、これらのものを配合したエポキシ樹脂組成物の硬化物から溶出するCl−イオン、NO3 −イオン、Na+イオン等の不純イオンの量を大幅に低減することができ、他のエポキシ樹脂をA成分として用いる場合よりも、耐湿信頼性向上の効果を高く得ることができるものである。しかし、ビスフェノールA型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が250ppmを超えるものや、トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が700ppmを超えるものを用いた場合には、耐湿信頼性向上の効果を十分高く得ることができないおそれがある。
【0022】
またA成分として、上記(1)〜(3)のエポキシ樹脂を用いる場合、(1)〜(3)のエポキシ樹脂の質量比は、(1):(2):(3)=(40〜94):(3〜30):(3〜30)であることが好ましい。(1)〜(3)のエポキシ樹脂の質量比を上記のように設定すると、上記の質量比と異なる質量比で(1)〜(3)のエポキシ樹脂を用いる場合よりも、硬化物から溶出する不純イオンの量を一層低減することができるものである。
【0023】
さらにA成分としては、上記(1)〜(3)のエポキシ樹脂を予め窒素雰囲気下で溶融混合したものを用いるのが好ましい。すなわち、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を製造する前に、(1)〜(3)のエポキシ樹脂を窒素雰囲気下で溶融混合しておくと、これらのエポキシ樹脂に含まれている揮発成分(水分・残留溶媒)を除去することができ、成形時において気泡(ボイド)の発生を大幅に低減することができるものである。なお、溶融混合の条件は、例えば温度175±20℃、時間5±3時間である。
【0024】
B成分である硬化剤としては、無水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、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾー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フェノール樹脂、液状ポリメルカプタンやポリサルファイド樹脂等のポリメルカプタン系硬化剤、アミン系硬化剤の中から選ばれるものを用いる。アミン系硬化剤については、硬化時の変色が大きいので、使用する際は配合量などに注意を要する。硬化剤として酸無水物を用いる場合には、酸性度が高くなるおそれがあるので、弱アルカリ性の公知の添加剤を併用するのが好ましい。上記の硬化剤は1種のみを使用したり、2種以上を併用したりすることができる。A成分であるエポキシ樹脂とB成分である硬化剤の当量比は、A成分/B成分=0.8〜2であり、好ましくは1〜2である。
【0025】
C成分である硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させる作用があるものであれば特に制限されるものではないが、比較的着色の少ないものを用いるのが好ましい。例えば、トリフェニルフォスフィン、ジフェニルフォスフィン等の有機フォスフィン系硬化促進剤、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3級アミン系硬化促進剤、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の有機塩類、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類等を挙げることができる。
【0026】
好ましくはC成分として、化学式R4P+・X−(ただし、Rは炭素数1〜10の炭化水素基、X−はハロゲン又は有機アニオン)で表される4級ホスホニウム塩を用いるのがよい。具体的には例えば、(C4H9)4P+・Br−を挙げることができる。このように塩基性の弱い4級ホスホニウム塩を用いることによって、塩基性の強いイミダゾール類などを用いる場合よりも、樹脂骨格中の有機塩素が加水分解されにくくなり、Al配線などの金属配線の腐食の原因となる不純イオンの溶出量を大幅に低減することができるものである。
【0027】
上記の硬化促進剤は1種のみを使用したり、2種以上を併用したりすることができる。硬化促進剤の配合量は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物全量に対して0.05〜5質量%であることが好ましい。硬化促進剤の配合量が0.05質量%未満であると、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を十分に促進させることができず、成形サイクルが悪化するおそれがある。逆に硬化促進剤の配合量が5質量%を超えると、ゲル化時間が短くなりすぎるためボイドや未充填などの成形不良を引き起こすおそれがある。
【0028】
本発明においては、上記のA〜C成分のほか、必要に応じて、変色防止剤、劣化防止剤、染料、紫外線吸収剤、シラン系カップリング剤、変性剤、可塑剤、光拡散剤、希釈剤などを配合することができる。
【0029】
エポキシ樹脂組成物は、上記のA〜C成分、必要に応じてその他の成分を溶解混合又はミキサーやブレンダー等で均一に混合した後、3本ロール等で溶融混練し、次にこれを冷却・固化した後、粉砕し、さらに必要に応じてタブレット状に打錠することによって製造することができる。上記エポキシ樹脂組成物の性状が室温で液状の場合は、上記の溶解混合又は溶融混練までの工程で製造することができる。
【0030】
そして本発明においては、上記のようにして得たエポキシ樹脂組成物のうち、これを成形して得られる成形品から抽出される抽出水のpHが3.8〜4.5、電気伝導度が10mS/m未満(実質上の下限は1mS/m)、かつCl−イオン濃度が10ppm未満(実質上の下限は4ppm)であるものを、光半導体素子を封止するPKGの製造用に用いるのである。抽出水のpHが3.8〜4.5という低い酸性度であることによって、樹脂骨格中の有機塩素が加水分解されにくくなるものであり、また抽出水の電気伝導度が10mS/m未満であることによって、バイアス電圧が印加されても電気化学的作用によりAl配線などの金属配線の腐食現象が加速されにくくなるものであり、さらに抽出水のCl−イオン濃度が10ppm未満であることによって、PKG内部に吸収された水分に溶け込む不純イオンがきわめて微量となりAl配線などの金属配線の腐食を防止することができるものである。従って、Al配線等の金属配線を有する光半導体素子を封止するにあたって、光透過性を阻害するようなフィラーを配合する必要がなくなり、高い光透過性を維持しつつ耐湿信頼性を大幅に向上させることができるものであり、PCTやTHB等の耐湿信頼性試験において満足な結果が得られると共に、長期にわたって安定した信頼性を確保することができるものである。なお、本発明においてCl−イオン濃度とは、樹脂骨格に結合している塩素が加水分解されて脱離したCl−イオン(加水分解性塩素)と、もともと樹脂骨格に結合せずにフリーで存在していたCl−イオンとを合わせたCl−イオン濃度を意味する。
【0031】
好ましくは、上記抽出水のpH、電気伝導度、Cl−イオン濃度が上記の範囲内であることに加えて、抽出水のNO3 −イオン濃度が5ppm未満(実質上の下限は1ppm)、かつNa+イオン濃度が10ppm未満(実質上の下限は1ppm)であるエポキシ樹脂組成物を光半導体素子の封止に用いるのがよい。これによって、PKG内部に吸収された水分に溶け込む不純イオンとして、NO3 −イオン及びNa+イオンもきわめて微量となりAl配線などの金属配線の腐食を防止することができ、耐湿信頼性向上の効果を一層高く得ることができるものである。なお、NO3 −イオンやNa+イオンは、原料樹脂の合成時に使用される反応触媒(酸・アルカリ)の残留物に由来するものである。
【0032】
ここで、エポキシ樹脂組成物を成形して得られる成形品から抽出水を抽出するにあたっては、例えば、以下のようにして行うことができる。すなわち、まずエポキシ樹脂組成物を金型温度150℃、キュアータイム120秒の成形条件でトランスファー成形した後、150℃で2時間ポストキュアを行うことによって成形品を作製する。次に、この成形品を粉砕機によって粉砕したものを100メッシュの篩にかけてこれを通過したものを試料とし、この試料5gをイオン交換水50gに入れて、95℃で20時間煮沸還流抽出を行う。そしてこの処理の後、室温まで冷却し、No.2のろ紙でろ過して得られたろ液を抽出水とする。なお、イオン交換水としては、蒸留水をイオン交換した精製水であって、電気伝導度が0.2mS/m以下であるものを用いるのが好ましい。
【0033】
上記抽出水のpHを測定するにあたっては、例えば、(株)堀場製作所製のpHメーターを用いて行うことができる。
【0034】
また上記抽出水の電気伝導度を測定するにあたっては、例えば、東亜電波工業(株)製の伝導度計を用いて行うことができる。
【0035】
さらに上記抽出水のCl−イオン濃度、NO3 −イオン濃度、Na+イオン濃度を測定するにあたっては、例えば、アニオン(陰イオン)であるCl−イオン及びNO3 −イオン並びにカチオン(陽イオン)であるNa+イオンの標準液をそれぞれ基準にして、東ソー(株)製のイオンクロマト装置を用いて行うことができる。
【0036】
本発明に係る光半導体装置は、上記のようにして得た光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止することによって、製造することができる。光半導体装置として光ピックアップPKGを製造する例を挙げると、まず、PDIC(フォトダイオードIC)光を受けて電気信号に変換するフォトダイオードが組み込まれたICを、リードフレーム上にダイボンディングする。次に金線などのワイヤを用いたワイヤボンディング法などによってリードフレームとICを結線する。その後、これらを光半導体封止用エポキシ樹脂組成物で樹脂封止することによって、光ピックアップPKGを製造することができる。ここで、樹脂封止を行うにあたって、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物が固形である場合にはこれをタブレットにした後、トランスファー成形することができ、また液状である場合にはキャスティングやポッティング、印刷などの方法で注型、硬化させることによって成形することができる。
【0037】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【0038】
(実施例1〜5並びに比較例1及び2)
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物の原材料として以下のものを用いた。
【0039】
A成分として、(1)のエポキシ樹脂である三井化学(株)製「Bis−A EPOMIC R366」(エポキシ当量:1038、加水分解性塩素濃度:239ppm)、大日本インキ化学工業(株)製「Bis−A EPICLON N4050」(エポキシ当量:950、加水分解性塩素濃度:309ppm)、(2)のエポキシ樹脂であるダイセル化学工業(株)製「脂環式エポキシ EHPE3150」(エポキシ当量:180、加水分解性塩素濃度:1ppm以下)、(3)のエポキシ樹脂である日産化学工業(株)製「tris(2,3−epoxy propyl)isocyanurate TEPIC−S」(エポキシ当量:105、加水分解性塩素濃度:679ppm)を用いた。
【0040】
ここで、各エポキシ樹脂の加水分解性塩素濃度の測定は以下のようにして行なった。すなわち、各エポキシ樹脂の一部を試料として抜き取り、この試料2gを1,4−ジオキサンに溶解し、これに1NのKOHを5ml加え、煮沸還流を30分間行った。次に、メタノール5ml及び80%アセトン水60mlで洗浄した後に酢酸を3ml加え、これを検体とした。そしてこの検体を1/100N硝酸銀溶液(標準)で電位差滴定することによって、加水分解性塩素濃度を測定した。電位差滴定には、京都電子工業(株)製の電位差自動滴定装置を用いた。
【0041】
B成分として、テトラヒドロ無水フタル酸である新日本理化(株)製「リカシッドTH」(水酸基当量:152)を用いた。
【0042】
C成分として、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール(1-benzyl-2-phenylimidazol)及びテトラn−ブチルホスホニウムブロマイド(Tetra n-butyl phosphonium buromide)を用いた。
【0043】
光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、表1に示す配合量でA〜C成分をブレンダーで均一に混合した後、3本ロールで溶融混練し、次にこれを冷却・固化した後、粉砕し、さらにタブレット状に打錠することによって製造した。
【0044】
次に、上記のようにして得た光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を金型温度150℃、キュアータイム120秒の成形条件でトランスファー成形した後、150℃で2時間ポストキュアを行うことによって成形品(テストピース)を作製した。
【0045】
次に、上記の成形品を粉砕機によって粉砕したものを100メッシュの篩にかけてこれを通過したものを試料とし、この試料5gをイオン交換水50gに入れて、95℃で20時間煮沸還流抽出を行った。そしてこの処理の後、室温まで冷却し、No.2のろ紙でろ過して得られたろ液を抽出水とした。なお、イオン交換水としては、蒸留水をイオン交換した精製水であって、電気伝導度が0.2mS/m以下であるものを用いた。
【0046】
その後、上記抽出水のpHを(株)堀場製作所製のpHメーターを用いて測定した。また、上記抽出水の電気伝導度を東亜電波工業(株)製の伝導度計を用いて測定した。さらに、上記抽出水のCl−イオン濃度、NO3 −イオン濃度、Na+イオン濃度を東ソー(株)製のイオンクロマト装置を用いて測定した。そして、抽出水のpHが3.8〜4.5、電気伝導度が10mS/m未満、かつCl−イオン濃度が10ppm未満であるものを実施例(1〜5)にすると共に、それ以外のものを比較例(1及び2)とした。なお、(1)〜(3)のエポキシ樹脂を予め窒素雰囲気下で溶融混合したものは実施例5とした。
【0047】
上記のようにして得た実施例1〜5並びに比較例1及び2の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて以下のような試験を行った。
【0048】
(気泡発生率)
PDIC(フォトダイオードIC)光を受けて電気信号に変換するフォトダイオードが組み込まれたICを、リードフレームに搭載し、実施例1〜5並びに比較例1及び2の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、金型温度150℃、キュアータイム120秒の成形条件でトランスファー成形することによって、4mm×5mm×1.8mmの寸法の光ピックアップPKGを製造した。そしてこの光ピックアップPKGの受光面をマイクロスコープで観察して、φ5μm以上の気泡(ボイド)の有無を確認し、その発生率を求めた。以下の基準で判定した。その結果を表1に示す。
【0049】
◎:気泡の発生率(不良率)が30ppm以下のもの
○:気泡の発生率(不良率)が50ppm以下のもの
△:気泡の発生率(不良率)が100ppm未満のもの
×:気泡の発生率(不良率)が100ppm以上のもの
(PCT)
銀(Ag)メッキリードフレームに、幅10μm、厚み1μmの櫛形アルミニウム(Al)パターンを形成したTEG(test element group)を搭載し、これを16DIP金型にセットした後、実施例1〜5並びに比較例1及び2の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、金型温度150℃、キュアータイム120秒の成形条件でトランスファー成形した。さらに成形品を150℃で2時間アフターキュアーすることによって、性能評価用の16DIPパッケージ(光半導体装置)を得た。この16DIPパッケージ(10個)を1013.25hPa(1atm)、100℃、100%RHの条件下に150時間放置した後、オープン不良率を求めた。以下の基準で判定した。その結果を表1に示す。
【0050】
○:不良率が0%であるもの
△:不良率が5%未満であるもの
×:不良率が5%以上であるもの
(THB)
銀(Ag)メッキリードフレームに、幅10μm、厚み1μmの櫛形アルミニウム(Al)パターンを形成したTEG(test element group)を搭載し、これを16DIP金型にセットした後、実施例1〜5並びに比較例1及び2の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて、金型温度150℃、キュアータイム120秒の成形条件でトランスファー成形した。さらに成形品を150℃で2時間アフターキュアーすることによって、性能評価用の16DIPパッケージ(光半導体装置)を得た。30℃、60%RHの条件下において、上記の16DIPパッケージ(10個)に5.5Vのバイアス電圧を1000時間印加した後、オープン不良率を求めた。以下の基準で判定した。その結果を表1に示す。
【0051】
○:不良率が0%であるもの
△:不良率が5%未満であるもの
×:不良率が5%以上であるもの
【0052】
【表1】
【0053】
表1にみられるように、実施例1〜5のものはいずれも、PCT及びTHBにおいて安定した信頼性を確保できることが確認される。また実施例1及び2のほか、(1)〜(3)のエポキシ樹脂を予め窒素雰囲気下で溶融混合した実施例5のものも、成形時において気泡の発生を大幅に低減できることが確認される。
【0054】
これに対して、抽出水の電気伝導度が10mS/mを超え、かつCl−イオン濃度が10ppmを超える比較例1や、抽出水のpHが3.8未満、電気伝導度が10mS/mを超え、かつCl−イオン濃度が10ppmを超える比較例2のものはいずれも、PCT及びTHBにおいて満足な結果が得られないことが確認される。
【0055】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項1に係る光半導体封止用エポキシ樹脂組成物は、A:エポキシ樹脂、B:硬化剤、C:硬化促進剤を必須成分とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、A成分として、(1):ビスフェノールA型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が250ppm以下であるもの、(2):脂環式エポキシ樹脂、(3):トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が700ppm以下であるもの、の3種のエポキシ樹脂を用い、B成分として、酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂、ポリメルカプタン系硬化剤、アミン系硬化剤の中から選ばれるものを用い、A成分とB成分の当量比がA成分/B成分=0.8〜2であり、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形して得られる成形品から抽出される抽出水のpHが3.8〜4.5、電気伝導度が10mS/m未満、かつCl−イオン濃度が10ppm未満であるので、Al配線等の金属配線を有する光半導体素子を封止するにあたって、フィラーを配合する必要がなくなり、高い光透過性を維持しつつ耐湿信頼性を大幅に向上させることができるものであり、PCTやTHB等の耐湿信頼性試験において満足な結果が得られると共に、長期にわたって安定した信頼性を確保することができるものである。
また請求項1の発明は、A成分として、上記(1)〜(3)の3種のエポキシ樹脂を用いているので、硬化物から溶出する不純イオンの量を大幅に低減することができ、耐湿信頼性を一層高く得ることができるものである。
【0056】
また請求項2の発明は、抽出水のNO3 −イオン濃度が5ppm未満、かつNa+イオン濃度が10ppm未満であるので、不純イオンとしてNO3 −イオン及びNa+イオンもきわめて微量となり、Al配線などの金属配線の腐食を防止することができ、耐湿信頼性向上の効果を一層高く得ることができるものである。
【0058】
また請求項3の発明は、(1)〜(3)のエポキシ樹脂の質量比が(1):(2):(3)=(40〜94):(3〜30):(3〜30)であるので、上記の質量比と異なる質量比で(1)〜(3)のエポキシ樹脂を用いる場合よりも、硬化物から溶出する不純イオンの量を一層低減することができるものである。
【0059】
また請求項4の発明は、A成分として、(1)〜(3)のエポキシ樹脂を予め窒素雰囲気下で溶融混合したものを用いているので、上記のエポキシ樹脂に含まれている水分を除去することができ、成形時においてボイドの発生を大幅に低減することができるものである。
【0060】
また請求項5の発明は、C成分として、化学式R4P+・X−(ただし、Rは炭素数1〜10の炭化水素基、X−はハロゲン又は有機アニオン)で表される4級ホスホニウム塩を用いているので、塩基性の強いイミダゾール類などを用いる場合よりも、樹脂骨格中の有機塩素が加水分解されにくくなり、Al配線の腐食の原因となる不純イオンの溶出量を大幅に低減することができるものである。
【0061】
また請求項6に係る光半導体装置は、請求項1乃至5のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止しているので、PCTやTHB等の耐湿信頼性試験において満足な結果が得られると共に、長期にわたって安定した信頼性を確
保することができるものである。
Claims (6)
- A:エポキシ樹脂、B:硬化剤、C:硬化促進剤を必須成分とする光半導体封止用エポキシ樹脂組成物において、A成分として、(1):ビスフェノールA型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が250ppm以下であるもの、(2):脂環式エポキシ樹脂、(3):トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂であって、加水分解性塩素濃度が700ppm以下であるもの、の3種のエポキシ樹脂を用い、B成分として、酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂、ポリメルカプタン系硬化剤、アミン系硬化剤の中から選ばれるものを用い、A成分とB成分の当量比がA成分/B成分=0.8〜2であり、光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を成形して得られる成形品から抽出される抽出水のpHが3.8〜4.5、電気伝導度が10mS/m未満、かつCl−イオン濃度が10ppm未満であ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。
- 抽出水のNO3 −イオン濃度が5ppm未満、かつNa+イオン濃度が10ppm未満であることを特徴とする請求項1に記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- (1)〜(3)のエポキシ樹脂の質量比が(1):(2):(3)=(40〜94):(3〜30):(3〜30)であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- A成分として、(1)〜(3)のエポキシ樹脂を予め窒素雰囲気下で溶融混合したものを用いて成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- C成分として、化学式R 4 P + ・X − (ただし、Rは炭素数1〜10の炭化水素基、X − はハロゲン又は有機アニオン)で表される4級ホスホニウム塩を用いて成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の光半導体封止用エポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を封止して成ることを特徴とする光半導体装置。
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