JPH06302726A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

熱硬化性樹脂組成物

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JPH06302726A
JPH06302726A JP8451293A JP8451293A JPH06302726A JP H06302726 A JPH06302726 A JP H06302726A JP 8451293 A JP8451293 A JP 8451293A JP 8451293 A JP8451293 A JP 8451293A JP H06302726 A JPH06302726 A JP H06302726A
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JP
Japan
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thermosetting resin
filler
resin composition
weight
particles
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Pending
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JP8451293A
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English (en)
Inventor
Suguru Yamamoto
英 山本
Satoshi Tanigawa
聡 谷川
Hiroshige Nakagawa
洋恵 中川
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性、低応力性および透明性を兼ね備えた
硬化体を与える光半導体封止用熱硬化性樹脂組成物を提
供するものであり、またそれらの透明な熱硬化性樹脂硬
化体で封止された光半導体装置を提供するものである。 【構成】 熱硬化性樹脂、硬化剤成分および平均粒子系
が0.06μm以下であり、0.06μm以上の粒子割
合が0.1〜10重量%であるシリカ粒子充填剤を含む
構成をとる。好ましくは、充填剤の平均粒子系が0.0
3μm以下であり、0.06μm以上の粒子割合が0.
1〜10重量%であるシリカ粒子である。さらに好まし
くは、最密充填の粒子系分布を示すシリカ粒子充填剤で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透明な硬化体を与える
熱硬化性樹脂組成物に関するものであり、特に、耐熱
性、低応力性および透明性を兼ね備えた硬化体を与える
光半導体封止用熱硬化性樹脂組成物に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、多くの光半導体装置は透明エポキ
シ樹脂硬化体で封止されているが、樹脂硬化体の内部応
力により、素子が劣化する問題がある。例えば、LED
(発光ダイオ−ド)の場合、輝度が低下する。そこで、
透明かつ低応力の樹脂硬化体を得るために、光の波長よ
りも充分に小さい、具体的には0.1μm以下のシリカ
粒子を樹脂に充填することが提案されている。(特願平
3−133418)
【0003】しかしながら、シリカ粒子の粒子径を0.
1μm以下にしても充分な透明性が得られない場合があ
り、これは、粒子の粒度分布に影響されていることによ
るものである。
【0004】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、耐熱性、低応力性および透明性を兼ね備えた硬
化体を与える熱硬化性樹脂組成物および、これで封止さ
れた光半導体装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めこの発明の熱硬化性樹脂組成物は、下記の(A)〜
(C)成分を含む構成をとる。 (A)熱硬化性樹脂。 (B)硬化剤成分。 (C)平均粒子系が0.06μm以下で、0.06μm
以上の粒子割合が0.1〜10重量%であるシリカ粒子
からなる充填剤。
【0006】好ましくは、シリカ粒子の平均粒子径が
0.03μm以下で、0.06μm以上の粒子の割合が
0.1〜10重量%であるシリカ粒子充填剤を用いるも
のであり、さらに好ましくは、シリカ粒子系分布が最密
充填のものを用いるものである。
【0007】上記熱硬化性樹脂(A)成分としては、特
にエポキシ樹脂が好適であり、ビスフェノ−ル型エポキ
シ樹脂、脂環式エポキシ樹脂およびノボラック型エポキ
シ樹脂など特に限定しないが、光半導体用の透明樹脂と
しては、ビスフェノ−ル型エポキシ樹脂および脂環式エ
ポキシ樹脂が好ましい。このようなエポキシ樹脂として
は、一般に、エポキシ当量100〜1000、軟化点1
20℃以下のものが用いられる。光半導体用の透明樹脂
としては、前二者のエポキシ樹脂に、他のエポキシ樹脂
を併用しても良いが、その使用割合は、エポキシ樹脂全
体の50重量%以下に設定するのが好適である。
【0008】硬化剤成分としては、硬化剤および場合に
より硬化促進剤が含まれる。硬化剤としてはエポキシ樹
脂の場合、アミン系、酸無水物系およびフェノ−ル系硬
化剤など特に限定しないが、光半導体用の透明樹脂とし
ては、好ましくは、酸無水物系硬化剤が用いられ、その
分子量は140〜200程度のものが好適である。例え
ば、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタ
ル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸およびメチルテ
トラヒドロ無水フタル酸等の無色ないし淡黄色の酸無水
物が挙げられる。上記酸無水物系硬化剤の配合量は、透
明性エポキシ樹脂とともに用いられ、透明性エポキシ樹
脂100重量部(以下、「部」と略す)に対して、50
〜200部の範囲に設定することが好ましい。また、硬
化触媒としては、三級アミン、イミダゾ−ル化合物およ
び有機金属錯塩等が挙げられる。
【0009】(C)成分としてのシリカ粒子の粒子径お
よび粒子径分布は、(A)〜(C)成分を含む組成物を
透明樹脂硬化体とした時、その透明性に極めて大きな影
響を与える。また(A)および(B)を含む透明樹脂硬
化体の屈折率とシリカ粒子の屈折率の違いによっても、
(A)〜(C)成分を含む透明樹脂硬化体が充分な透明
性をもつためには、使用されるシリカ粒子径は限定され
てくる。
【0010】シリカ粒子の屈折率は、本発明の特に透明
性の良い(A)および(B)を含む透明樹脂硬化体の屈
折率に対して、一般的に小さく、これを同一あるいは充
分に近づけることは困難である。そこで本発明では、シ
リカ粒子の粒子径および粒子径分布を限定することによ
り、屈折率差があっても透明樹脂硬化体を得ることがで
きるものである。なお、本発明における樹脂硬化体の透
明性は、着色透明の場合も含み、分光光度計で測定し、
硬化体厚さ4mmで600nmの波長の光透過率が60
%以上、好ましくは80%以上をいう。
【0011】すなわち、シリカ粒子の平均粒子径が0.
06μm以下(通常の下限値は0.015μm)で、
0.06μm以上(通常の上限値は0.1μm)の粒子
の割合が0.1〜10重量%、好ましくは平均粒子径が
0.03μm以下で0.06μm以上の粒子の割合が
0.1〜10重量%である充填剤を添加することにより
解決するものである。さらに好ましくは、充填剤は、微
粒子化による増粘の影響を軽減するためには下記の分布
が良い。 (a)0.06μm以上の充填剤が0.1〜3重量%。 (b)0.03〜0.06μmの充填剤が0.3〜7重
量%。 (c)0.01〜0.03μmの充填剤が70〜94.
6重量%。 (d)0.01μm以下の充填剤が5〜20重量%。 この場合、(a)における上限値は一般的に0.1μm
である。また、(d)における下限値は一般的に0.0
01μmである。なお上記粒子径分布の範囲において、
最密充填とすることは、増粘を抑制する手段として優れ
ている。
【0012】なお、この粒子系分布で作製した硬化前の
樹脂組成物は、粘度が低く、注型前の脱泡作業が容易で
細かい気泡は残らない。すなわち、気泡が残ることによ
って樹脂硬化体の透明性が落ちるという不良要因が減少
する。
【0013】なお、本発明に用いる熱硬化性樹脂組成物
には、上記(A)〜(C)成分以外に、必要に応じて染
料、変性剤、変色防止剤、老化防止剤、離型剤、反応性
ないし非反応性の希釈剤などの従来公知の添加剤を適宜
配合することができる。
【0014】上記熱硬化性樹脂組成物は、例えば次のよ
うに製造することができる。すなわち、上記各成分の原
料を適宜配合し、予備混合した後、混練機に掛けて混練
して溶融混合する。そして、これを室温に冷却した後、
公知の手段によって、粉砕し、必要に応じて打錠すると
いう一連の工程により製造することができる。熱硬化性
樹脂組成物が液状の場合は、上記各成分を混合するだけ
でよい。ただし、シリカ粒子が超微粒子の場合は、特願
平4−116822のようにあらかじめ有機溶媒にシリ
カ超微粒子を分散させ、ついでこのシリカ超微粒子の分
散液と樹脂成分(熱硬化性樹脂と硬化剤成分の混合物)
を混合させ、その後、脱溶媒するとよい。
【0015】このような熱硬化性樹脂組成物を用いて
の、半導体素子の封止は、特に限定するものではなく、
通常のトランスファ−成形、注型などの公知のモ−ルド
方法により行うことができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。 実施例1 平均粒子径が0.02μmであり0.06μm以上の粒
子が5重量%のシリカ超微粒子をアルコ−ルに分散させ
た後、この超微粒子固形分200部、エポキシ当量18
5のビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂100部、4−メ
チルヘキサヒドロ無水フタル酸100部、2−エチル−
4−メチルイミダゾ−ル0.4部および酸化防止剤2.
5部を混合し、脱溶媒を行った後、加熱硬化してシリカ
超微粒子を含有する透明エポキシ樹脂硬化体を得た。得
られた透明エポキシ樹脂硬化体の光透過率は85%であ
り、充填剤添加系としては高い透明性を示した。
【0017】実施例2 平均粒子径が0.01μmであり0.06μm以上の粒
子が3重量%のシリカ超微粒子をメチルエチルケトンに
分散させた後、この超微粒子固形分150部、エポキシ
当量650のビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂80部、
トリグリシジルイソシアヌレ−ト20部、テトラヒドロ
無水フタル酸44部、2−エチル−4−メチルイミダゾ
−ル0.4部および酸化防止剤2.5部を混合し、脱溶
媒を行った後、加熱硬化させてシリカ超微粒子を含有す
る透明エポキシ樹脂硬化体を得た。得られた透明エポキ
シ樹脂硬化体の光透過率は86%であった。
【0018】実施例3 実施例1においてシリカ粒子を下記のように配合した以
外は同様にして透明エポキシ樹脂硬化体を得た。 (a)0.06μm以上のシリカ粒子が0.2重量%。 (b)0.03〜0.06μmのシリカ粒子が1.8重
量%。 (c)0.01〜0.03μmのシリカ粒子が86重量
%。 (d)0.01μm以下のシリカ粒子が12重量%。 得られた透明エポキシ樹脂硬化体の光透過率は85%で
あった。なお、この粒子径分布で作成した硬化前の樹脂
は、粘度が低く、注型前の脱泡作業が容易で細かい気泡
が残るという不良要因が減少した。
【0019】比較例1 実施例1において、平均粒子径が0.10μm、0.0
6μm以上の粒子の割合が90%以上のシリカ粒子を用
いた。得られた樹脂硬化体の光透過率は10%以下とな
り不透明樹脂硬化体となった。
【0020】比較例2 実施例2において、平均粒子径が0.05μm、0.0
6μm以上の粒子の割合が25%のシリカ粒子を用い
た。得られた樹脂硬化体の光透過率は10%以下となり
不透明樹脂硬化体となった。
【0021】比較例3 実施例1においてシリカ充填剤を添加しなかった以外同
様にしてエポキシ樹脂硬化体を作製した。この時の光透
過率は89%であった。
【0022】次に、実施例1〜3および比較例1〜3で
得られたエポキシ樹脂組成物を用いて、硬化温度150
℃で、LEDを樹脂封止して光半導体装置を作製し、こ
の光半導体装置の高温での通電輝度劣化を測定した。そ
の結果を下記の表1に示す。なお、通電輝度劣化の測定
は、次のようにして行った。すなわち、光半導体装置
(LEDデバイス)に定電流を流し、輝度として電流印
加後5秒後の受光素子の出力電流値を求め劣化率を測定
した。測定条件は、評価素子0.5×0.5mmのGa
As、パッケ−ジとしては、直径5mmのパイロットラ
ンプを用い、80℃雰囲気下において、20mA通電の
1000時間後の輝度劣化率である。
【0023】
【表1】
【0024】以上の結果から、実施例1〜3では、透明
性が高く、かつ、輝度劣化も大幅に抑制されていること
がわかる。また、比較例1および2では光透過率が極め
て低いため、その樹脂硬化体では光半導体封止用途とし
ては、全く利用できない。
【0025】
【発明の効果】以上の如く、この発明の透明熱硬化性樹
脂組成物はシリカ粒子径が0.06μm以下、好ましく
は、0.03μm以下で0.06μm以上の粒子径の割
合が0.1〜10重量%である充填剤を添加するため、
その樹脂硬化体は光透過率が高く、また封止した光半導
体装置の輝度劣化を大きく抑制することができる。ま
た、シリカ粒子系分布を最密充填にした場合、その透明
熱硬化性組成物の粘度を低くするこができ、気泡が残る
という不良要因を解消することができるため、その樹脂
硬化体は光透過率が高い。また、その樹脂硬化体で封止
した光半導体装置の輝度劣化は抑制される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(A)〜(C)成分を含む熱硬化
    性樹脂組成物。 (A)熱硬化性樹脂。 (B)硬化剤成分。 (C)平均粒子系が0.06μm以下で、0.06μm
    以上の粒子割合が0.1〜10重量%であるシリカ粒子
    からなる充填剤。
  2. 【請求項2】 (C)のシリカ粒子が平均粒子径0.0
    3μm以下で0.06μm以上の粒子割合が0.1〜1
    0重量%である請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 (C)のシリカ粒子が下記の(a)〜
    (d)の粒度分布を示すものである請求項1記載の熱硬
    化性樹脂組成物。 (a)0.06μm以上の充填剤が0.1〜3重量%。 (b)0.03〜0.06μmの充填剤が0.3〜7重
    量%。 (c)0.01〜0.03μmの充填剤が70〜94.
    6重量%。 (d)0.01μm以下の充填剤が5〜20重量%。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3記載の熱硬化性
    樹脂組成物を用いて封止した光半導体装置。
JP8451293A 1993-04-12 1993-04-12 熱硬化性樹脂組成物 Pending JPH06302726A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001527131A (ja) * 1997-12-19 2001-12-25 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト プラスチック複合体
WO2009008283A1 (ja) 2007-07-10 2009-01-15 Arakawa Chemical Industries, Ltd. 光半導体封止用組成物

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US8263686B2 (en) 2007-07-10 2012-09-11 Arakawa Chemical Industries, Ltd. Optical semiconductor-sealing composition

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