JP6274093B2 - 光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents
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Description
即ち、本発明は、下記の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた光半導体装置を提供するものである。
(A)(A−1)トリアジン誘導体エポキシ樹脂、
(A−2)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、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1つのエポキシ樹脂、
(A−3)50℃にて液状である酸無水物硬化剤、及び、
(A−4)ポリカプロラクトンポリオール
を、エポキシ基当量/酸無水物基当量の比が0.6〜2.0の割合で反応させて得られるプレポリマーと、
(B)下記式(1):
で表わされるオニウム塩からなる硬化促進剤と
を含むエポキシ樹脂組成物であって、
前記(A−2)成分の配合量が前記(A−1)成分100質量部に対して11〜100質量部であり、
前記(A−4)成分の配合量が前記(A−1)、(A−2)及び(A−3)成分の総和100質量部に対して2〜20質量部であり、
前記(B)成分の配合量が前記(A−1)、(A−2)、(A−3)及び(A−4)成分の総和100質量部に対して0.05〜5質量部
であることを特徴とする光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
(B)成分の硬化促進剤がホスホニウム塩であることを特徴とする〔1〕に記載の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
〔1〕又は〔2〕に記載の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物により封止された光半導体素子を有することを特徴とする光半導体装置。
〔1〕又は〔2〕に記載の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用いて、光半導体素子をトランスファー成型して封止することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
(A)プレポリマー
(A)成分のプレポリマーは、(A−1)トリアジン誘導体エポキシ樹脂と、(A−2)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、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1つのエポキシ樹脂と、(A−3)50℃にて液状である酸無水物硬化剤と、(A−4)ポリカプロラクトンポリオールとを、エポキシ基当量/酸無水物基当量の比が0.6〜2.0の割合で反応させて得られるものである。
本発明で用いられる(A−1)成分のトリアジン誘導体エポキシ樹脂は、これと(A−2)成分のエポキシ樹脂、(A−3)成分の酸無水物硬化剤及び(A−4)成分のポリカプロラクトンポリオールと特定の割合で反応させて得られる反応物を樹脂成分として配合することにより、熱硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱時の強度を向上させ、黄変を抑制し、且つ経時劣化の少ない半導体発光装置を実現する。
かかるトリアジン誘導体エポキシ樹脂としては、1,3,5−トリアジン核誘導体エポキシ樹脂が好ましいものとして挙げられる。特にイソシアヌレート環を有するエポキシ樹脂は、耐光性や電気絶縁性に優れており、1つのイソシアヌレート環に対して、2価のエポキシ基を有するものが好ましく、3価のエポキシ基を有するものがより好ましい。具体的には、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(α−メチルグリシジル)イソシアヌレート、トリス(α−メチルグリシジル)イソシアヌレート等が例示される。
本発明で用いられる(A−1)成分のトリアジン誘導体エポキシ樹脂以外に、(A−2)成分のエポキシ樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1つのエポキシ樹脂が使用される。
本発明で用いられる(A−3)成分の50℃にて液状である酸無水物は、硬化剤として作用するものである。耐光性を与えるために非芳香族であり、且つ炭素−炭素二重結合を有さないものが好ましい。なお、50℃で固形の酸無水物は芳香環や炭素−炭素二重結合を有していることが非常に多い。50℃で液状である酸無水物としては、例えば、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、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸無水物などが挙げられ、これらの中でもヘキサヒドロ無水フタル酸及び/又はメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。これらの酸無水物系硬化剤は、1種を単独で使用してもよく、また2種以上を併用して使用してもよい。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物には、室温での強度を向上させたり、耐クラック性を改善したりするために、(A−4)成分としてポリカプロラクトンポリオールが配合される。本発明の配合するカプロラクトンポリオールは、ε−カプロラクトンを原料とし、一分子中に2個以上のヒドロキシル基を有し、数平均分子量が200以上の重合体である。このポリカプロラクトンポリオールは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
プラクセル205U、プラクセルL205AL、プラクセルL208AL、プラクセルL212AL、プラクセルL220AL、プラクセルL230AL、プラクセル220ED、プラクセル220EC、プラクセル220EB、プラクセル303、プラクセル305、プラクセル308、プラクセル312、プラクセルL312AL、プラクセル320、プラクセルL320AL、プラクセル410、プラクセル410D、プラクセルP3403、プラクセルE227、プラクセルDC2009、プラクセルDC2016、プラクセルDC2209など。
この(B)成分の硬化促進剤は熱硬化性エポキシ樹脂を硬化させるために配合するものである。本発明では、下記式(1)で表わされるオニウム塩を使用する。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物には、初期透過率向上及び長期での透過率維持のために、(C)酸化防止剤を配合することができる。(C)成分の酸化防止剤としては、フェノール系、リン系、硫黄系酸化防止剤を使用でき、酸化防止剤の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、成形時の離型性を高めるために、離型剤を配合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、リードフレームなどの金属基材との接着強度を強くするために、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などのカップリング剤を配合することができる。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物には、室温や熱時でのさらなる強度向上や成形時のクラック抑制のために、(F)成分として補強材を配合することができる。
本発明の熱硬化性エポキシ組成物の製造方法は特に限定されないが、例えば、次の方法が挙げられる。まず、(A−1)、(A−2)、(A−3)及び(A−4)成分を所定の組成比で配合し、これをゲートミキサー等によって熱混合して(A)成分のプレポリマーを調製する。次に、(A)成分のプレポリマー、(B)成分及び必要に応じて(C)〜(F)成分等の添加剤を所定の割合で溶融し、冷却固化させる。その後、適当な大きさに粉砕して、熱硬化性エポキシ樹脂組成物の成形材料とする。この際、成分の投入順は問題なく、例えば(A)成分をプレポリマー化させる際に予め(C)成分等を投入しておいてもよい。
(A−1)トリアジン誘導体エポキシ樹脂
(A−1−1)トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート(商品名TEPIC−S:日産化学(株)製、エポキシ当量100)
(A−2)特定のエポキシ樹脂
(A−2−1)固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名jER−1001:三菱化学(株)製、エポキシ当量475)
(A−2−2)固形脂環式エポキシ樹脂(商品名EHPE−3150:(株)ダイセル製、エポキシ当量170)
(A−3)酸無水物
(A−3−1)メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(商品名リカシッドMH:新日本理化(株)製、酸無水物当量168、融点22℃)
(A−3−2)1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸(商品名リカシッドTH:新日本理化(株)製、酸無水物当量154、融点100℃以上)
(A−4)ポリカプロラクトンポリオール
(A−4−1)ポリカプロラクトンジオール(商品名プラクセル208:(株)ダイセル製)
(A−4−2)ポリカプロラクトントリオール(商品名プラクセル308:(株)ダイセル製)
(B−1)テトラ−n−ブチルホスホニウムテトラフェニルボレート(商品名ヒシコーリンPX−4PB:日本化学社製)
(B−2)1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7誘導体のフェノールノボラック樹脂塩[濃度:42質量%](商品名U−CAT SA831:サンアプロ社製)
熱硬化性エポキシ樹脂組成物の調製(1)
表1及び表2に示す(A−1)、(A−2)、(A−3)及び(A−4)成分を同表に示す割合で配合し、85℃に加熱したゲートミキサー内にて6時間溶融混合してプレポリマー化した。その後、(A)成分のプレポリマーに、(B)成分の硬化促進剤を加えて5分間溶融混合し、冷却固化した。冷却固化物を粉砕することで目的とする粉体状のエポキシ樹脂組成物を得た。
熱硬化性エポキシ樹脂組成物の調製(2)
表2に示す(A−1)、(A−2)、(A−3)及び(A−4)成分、さらに(B)成分を同表に示す割合で配合し、110℃に加熱したゲートミキサー内にて10分間溶融混合した。その後、冷却させることで固形〜ペースト状のエポキシ樹脂組成物を得た。
上記のゲートミキサーによる溶融混合時の作業性を以下の基準で評価した。
○:冷却後、タブレット化が容易な組成物を得ることができた。
×:冷却後、タブレット化が困難な組成物しか得られなかった。
JIS−K6911規格に準じた金型を使用して、成形温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で成形し、180℃、1時間ポストキュアした。ポストキュアした試験片を室温(25℃)にて、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。
成形温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で、厚さ1mmのシート型硬化物を作成し、分光光度計U−4100(日立ハイテック社製)にて600nmの光透過率を測定した。
成形温度175℃、成形圧力6.9N/mm2、成形時間120秒の条件で、DIP−14pinパッケージ(6mm×19mm×3mm)を成形した。更に、180℃で1時間ポストキュアした後、リード部で切り離して合計10個のサンプルを得た。次いで、各サンプルを、−70℃で60秒及び220℃で30秒のサイクルを10回行い、クラックの発生数を調べた。
Claims (4)
- (A)(A−1)イソシアヌレート環を有するエポキシ樹脂、
(A−2)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、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも1つのエポキシ樹脂、
(A−3)50℃にて液状である酸無水物硬化剤、及び、
(A−4)ポリカプロラクトンポリオール
を、エポキシ基当量/酸無水物基当量の比が0.6〜2.0の割合で反応させて得られるプレポリマーと、
(B)下記式(1):
[式(1)中、X+は、脂肪族4級ホスホニウムイオン、芳香族4級ホスホニウムイオン、1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンのオニウムイオン及びイミダゾール誘導体のオニウムイオンから選択されるカチオンを示し、Y−は、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオン、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)炭素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ハロゲン化酢酸イオン、カルボン酸イオン及びハロゲンイオンから選択されるアニオンを示す。]
で表わされるオニウム塩からなる硬化促進剤と
を含むエポキシ樹脂組成物であって、
前記(A−2)成分の配合量が前記(A−1)成分100質量部に対して11〜100質量部であり、
前記(A−4)成分の配合量が前記(A−1)、(A−2)及び(A−3)成分の総和100質量部に対して2〜20質量部であり、
前記(B)成分の配合量が前記(A−1)、(A−2)、(A−3)及び(A−4)成分の総和100質量部に対して0.05〜5質量部
であることを特徴とする光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物。 - (B)成分の硬化促進剤がホスホニウム塩であることを特徴とする請求項1に記載の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物により封止された光半導体素子を有することを特徴とする光半導体装置。
- 請求項1又は2に記載の光半導体素子封止用熱硬化性エポキシ樹脂組成物を用いて、光半導体素子をトランスファー成型して封止することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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