説明

光半導体装置用エポキシ樹脂組成物およびその硬化体、ならびにそれを用いて得られる光半導体装置

【課題】光半導体装置製造時における樹脂クラックの発生が抑制され、耐熱変色性および耐光性に優れた光半導体装置用エポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】下記の(A)〜(E)成分を含有する光半導体装置用エポキシ樹脂組成物からなる。
(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂。
(B)酸無水物系硬化剤。
(C)硬化促進剤。
(D)ポリラクトンポリオール。
(E)ポリオルガノシロキサン。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発光素子や受光素子等の光半導体素子の樹脂封止に用いられる光半導体装置用エポキシ樹脂組成物およびその硬化体、ならびにそれを用いて得られる光半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、発光素子や受光素子等を有する光半導体装置において樹脂封止する際に用いられる光半導体装置用樹脂組成物としては、樹脂封止部分となる硬化体に対して透明性が要求されることから、ビスフェノールA型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂と酸無水物等の硬化剤とを用いて得られるエポキシ樹脂組成物が汎用されている。
【0003】
しかしながら、近年、発光素子では高輝度化が進み、一方、受光センサーでは車載用途やブルーレイ(登録商標)ディスク対応機器のピックアップとしての普及が広まりつつあることから、従来よりも高い耐熱変色性あるいは耐光性を有する封止用樹脂材料が求められている。
【0004】
上記光半導体装置用エポキシ樹脂組成物において、耐熱性あるいは耐光性を向上させる手法として、多官能のエポキシ樹脂を用いて得られる硬化体のガラス転移温度(以下「Tg」ともいう)を高くする手法や、脂環式エポキシ樹脂を用いて光の吸収による光劣化を抑制する手法(例えば特許文献1参照)が従来から採用されている。
【0005】
さらに、耐熱性および透明性に優れ、かつ破断靱性と耐クラック性に優れた封止材料を提供する目的で、酸無水物とポリエステルポリオールを特定の割合の混合比率で含有するエポキシ樹脂組成物を用いることが提案されている(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平5−32866号公報
【特許文献2】特開2007−308683号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、一般に、上記のように、耐熱性および耐光性の向上を図るために、多官能エポキシ樹脂や脂環式エポキシ樹脂等を用いた場合、封止樹脂として強度低下を引き起こすことから、例えば、光半導体素子を樹脂封止した際に、熱収縮により封止樹脂にクラックが発生するという問題が生じる恐れがあった。
【0008】
また、上記特許文献2のエポキシ樹脂組成物では、充分な耐光性が得られないという問題が生じる恐れがあった。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光半導体装置製造時における樹脂クラックの発生が抑制され、耐熱変色性および耐光性に優れた光半導体装置用エポキシ樹脂組成物およびその硬化体、ならびにそれを用いて得られる光半導体装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するために、本発明は、下記の(A)〜(E)成分を含有する光半導体装置用エポキシ樹脂組成物を第1の要旨とする。
(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂。
(B)酸無水物系硬化剤。
(C)硬化促進剤。
(D)ポリラクトンポリオール。
(E)ポリオルガノシロキサン。
【0011】
また、本発明は、上記光半導体装置用エポキシ樹脂組成物を加熱硬化してなる光半導体装置用エポキシ樹脂組成物硬化体を第2の要旨とする。
【0012】
そして、本発明は、上記光半導体装置用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てなる光半導体装置を第3の要旨とする。
【0013】
すなわち、本発明者らは、多官能エポキシ樹脂や脂環式エポキシ樹脂を用いた封止材料によって樹脂封止した際に生じるクラックの発生が効果的に抑制され、耐熱変色性および耐光性に優れた半導体装置用エポキシ樹脂組成物を得るべく鋭意検討を重ねた。その結果、ポリラクトンポリオール〔(D)成分〕およびポリオルガノシロキサン〔(E)成分〕を併用すると、上記ポリラクトンポリオールの有する可撓性に加えて、上記ポリオルガノシロキサンの有する優れた耐光性および耐熱性が付与され、両者の併用による相乗効果によって高い耐熱変色性および耐光劣化性が付与されることとなり、所期の目的が達成されることを見出し本発明に到達した。
【発明の効果】
【0014】
このように、本発明は、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〕とともに、ポリラクトンポリオール〔(D)成分〕およびポリオルガノシロキサン〔(E)成分〕を含有する光半導体装置用エポキシ樹脂組成物である。このため、高いガラス転移温度(Tg)を維持し、かつ優れた強度および撓み性を備えた透明な硬化体を形成することが可能となり、さらに優れた耐熱変色性および耐光性を備えたものが得られる。したがって、このエポキシ樹脂組成物を用いて光半導体素子を樹脂封止することにより、優れた機械的強度、耐熱性、耐光性を併せ持つ、高い信頼性を備えた光半導体装置が得られる。
【0015】
そして、上記(D)成分であるポリラクトンポリオールの含有量が、エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全体の5〜20重量%の範囲であると、より一層の低応力化が実現するとともに、ガラス転移温度(Tg)の低下が実現する。
【0016】
また、上記(E)成分であるポリオルガノシロキサンの含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜60重量%の範囲であると、より一層耐熱変色性および耐光性に優れ、かつ強靱なエポキシ樹脂組成物硬化体が得られるようになる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物(以下「エポキシ樹脂組成物」ともいう)は、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、ポリラクトンポリオール(D成分)と、ポリオルガノシロキサン(E成分)とを用いて得られるものであり、通常、液状、あるいは粉末状、もしくはその粉末を打錠したタブレット状にして封止材料に供される。
【0018】
上記エポキシ樹脂(A成分)としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであり、例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ナフタレン型エポキシ樹脂等、エポキシ樹脂の各水添エポキシ樹脂や、脂環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、ヒダントインエポキシ樹脂等の含窒素環エポキシ樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて使用される。さらには、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等と併用してもよい。これらエポキシ樹脂の中でも、硬化体の透明性および耐変色性の観点から、脂環式エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートを単独でもしくは併せて用いることが好ましい。
【0019】
上記エポキシ樹脂(A成分)としては、常温で固形であっても液状であってもよいが、一般に、使用するエポキシ樹脂の平均エポキシ当量が90〜1000のものが好ましく、また、固形の場合には、軟化点が160℃以下のものが好ましい。すなわち、エポキシ当量が小さすぎると、エポキシ樹脂組成物硬化体が脆くなる場合がある。また、エポキシ当量が大きすぎると、エポキシ樹脂組成物硬化体のガラス転移温度(Tg)が低くなる傾向がみられるからである。
【0020】
上記エポキシ樹脂(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、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、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、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。これら酸無水物系硬化剤の中でも、無水フタル酸、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を単独でもしくは2種以上併せて用いることが好ましい。さらに、酸無水物系硬化剤(B成分)としては、その分子量が、140〜200程度のものが好ましく、また、無色ないし淡黄色の酸無水物系硬化剤が好ましい。
【0021】
上記エポキシ樹脂(A成分)と酸無水物系硬化剤(B成分)との配合割合は、エポキシ樹脂(A成分)中のエポキシ基1当量に対して、酸無水物系硬化剤(B成分)中におけるエポキシ基と反応可能な活性基(酸無水物基または水酸基)が0.5〜1.5当量となるよう設定することが好ましく、より好ましくは0.7〜1.2当量である。すなわち、活性基が少なすぎると、エポキシ樹脂組成物の硬化速度が遅くなるとともに、その硬化体のガラス転移温度(Tg)が低くなる傾向がみられ、活性基が多すぎると耐湿性が低下する傾向がみられるからである。
【0022】
また、上記酸無水物系硬化剤(B成分)としては、その目的および用途に応じて、上記酸無水物系硬化剤以外の他のエポキシ樹脂の硬化剤、例えば、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、上記酸無水物系硬化剤をアルコールで部分エステル化したもの、または、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等のカルボン酸類の硬化剤を、単独で、もしくは上記酸無水物系硬化剤およびフェノール系硬化剤と併せて用いてもよい。例えば、カルボン酸類の硬化剤を併用した場合には、硬化速度を速めることができ、生産性を向上させることができる。なお、これら硬化剤を用いる場合においても、その配合割合は、上記酸無水物系硬化剤を用いた場合の配合割合(当量比)に準じればよい。
【0023】
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、例えば、1,8−ジアザ−ビシクロ〔5.4.0〕ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、トリ−2,4,6−ジメチルアミノメチルフェノール等の3級アミン類、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、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−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロンジチオエート等のリン化合物、4級アンモニウム塩、有機金属塩類、およびこれらの誘導体等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これら硬化促進剤の中では、トリ−2,4,6−ジメチルアミノメチルフェノール等の3級アミン類のオクチル酸塩、あるいはスルホニウム塩等が好適に用いられる。具体的には、ジメチルベンジルアミン等が用いられる。
【0024】
上記硬化促進剤(C成分)の含有量は、上記エポキシ樹脂(A成分)100重量部に対して0.01〜8.0重量部に設定することが好ましく、より好ましくは0.1〜3.0重量部である。すなわち、硬化促進剤の含有量が少なすぎると、充分な硬化促進効果を得られない場合があり、また硬化促進剤の含有量が多すぎると、得られる硬化体に変色がみられる傾向があるからである。
【0025】
上記A〜C成分とともに用いられるポリラクトンポリオール(D成分)としては、例えば、2官能以上のポリカプロラクトンポリオールであることが好ましく、詳しくは、ポリカプロラクトンジオール、ポリカプロラクトントリオール、4官能以上のポリカプロラクトンポリオール等を用いることができる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
【0026】
これらポリカプロラクトンポリオールの中でも、低応力化およびガラス転移温度(Tg)低下という観点から、分子量300〜2000の範囲であることが好ましく、また水酸基価80〜500(KOH・mg/g)の範囲であることが好ましい。そして、ポリカプロラクトンポリオールの中でも、上記物性を備えたポリカプロラクトントリオールを用いることが好ましく、さらに上記物性を備えたポリカプロラクトントリオールとして、具体的には、ダイセル化学工業社製の「プラクセル305」や「プラクセルL320AL」等が好適に用いられる。
【0027】
上記ポリラクトンポリオール(D成分)の含有量は、エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全体の5〜20重量%の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは7〜15重量%である。すなわち、ポリラクトンポリオール(D成分)の含有量が少なすぎると、充分な低応力化およびガラス転移温度(Tg)の充分な低下作用が得られ難い傾向がみられ、含有量が多すぎると、ガラス転移温度(Tg)が低下しすぎるために耐熱性が低下する傾向がみられるからである。
【0028】
さらに、本発明においては、上記A〜D成分とともに、耐光性および耐熱性の向上を図るため、ポリオルガノシロキサン(E成分)が用いられる。
【0029】
上記ポリオルガノシロキサン(E成分)は、上記エポキシ樹脂(A成分)と溶融混合可能なもであればよく、各種ポリオルガノシロキサン、すなわち、無溶剤で固形または常温で液状のポリオルガノシロキサンを用いることができる。このように、本発明において用いられるポリオルガノシロキサンは、エポキシ樹脂組成物硬化体中に、ナノ単位で均一に分散可能なものであればよい。
【0030】
このようなポリオルガノシロキサン(E成分)としては、例えば、そのポリオルガノシロキサンの構成成分となるシロキサン単位が、下記の一般式(1)で表されるものがあげられる。そして、一分子中に少なくとも一個のケイ素原子に結合した水酸基またはアルコキシ基を有し、ケイ素原子に結合した一価の炭化水素基(R)中、10モル%以上が置換または未置換の芳香族炭化水素基であるものがあげられる。
【0031】
〔化1〕
m(OR1nSiO(4-m-n)/2 ・・・(1)
〔式(1)中、Rは炭素数1〜18の置換または未置換の飽和一価炭化水素基であり、同じであっても異なっていてもよい。また、R1は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、同じであっても異なっていてもよい。さらに、m,nは各々0〜3の整数である。〕
【0032】
上記式(1)において、炭素数1〜18の置換または未置換の飽和一価炭化水素基であるRのうち、未置換の飽和一価炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、イソヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状または分岐状のアルキル基や、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、ジシクロペンチル基、デカヒドロナフチル基等のシクロアルキル基、さらに芳香族基として、フェニル基、ナフチル基、テトラヒドロナフチル基、トリル基、エチルフェニル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メチルベンジル基等のアラルキル基等があげられる。
【0033】
一方、上記式(1)のRにおいて、置換された飽和一価炭化水素基としては、具体的には、炭化水素基中の水素原子の一部または全部がハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、エポキシ基等によって置換されたものがあげられ、具体的には、クロロメチル基、2−ブロモエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、クロロフェニル基、ジブロモフェニル基、ジフルオロフェニル基、β−シアノエチル基、γ−シアノプロピル基、β−シアノプロピル基等の置換炭化水素基等があげられる。
【0034】
そして、上記ポリオルガノシロキサン(E成分)として、先のエポキシ樹脂(A成分)との親和性および得られるエポキシ樹脂組成物の特性の点から、上記式(1)中のRとして好ましいものは、アルキル基またはアリール基であり、上記アルキル基の場合、より好ましくは炭素数1〜3のアルキル基として先に例示したものであり、特に好ましいのはメチル基である。また、アリール基として特に好ましいのはフェニル基である。上記式(1)中のRとして選択されるこれら基は、同一のシロキサン単位の中で、またはシロキサン単位の間で同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0035】
上記ポリオルガノシロキサン(E成分)では、例えば、上記式(1)で表されるその構造において、ケイ素原子に結合した一価の炭化水素基(R)は、その10モル%以上が芳香族炭化水素基から選択されることが好ましい。すなわち、芳香族炭化水素基が少なすぎると、エポキシ樹脂との親和性が不充分であるためにポリオルガノシロキサンをエポキシ樹脂中に溶解,分散させた場合に不透明となり、得られるエポキシ樹脂組成物の硬化物においても耐光劣化性および物理的な特性において充分な効果が得られないという傾向がみられるからである。このような芳香族炭化水素基の含有量は、より好ましくは30モル%以上であり、特に好ましくは40モル%以上である。なお、上記芳香族炭化水素基の含有量の上限は、100モル%である。
【0036】
また、上記式(1)の(OR1)は、水酸基またはアルコキシ基であって、(OR1)がアルコキシ基である場合のR1としては、具体的には、前述のRについて例示したアルキル基において炭素数1〜6のものである。より具体的には、R1としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基があげられる。これらの基は、同一のシロキサン単位の中で、またはシロキサン単位の間で同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0037】
さらに、上記ポリオルガノシロキサン(E成分)は、その1分子中に少なくとも1個のケイ素原子に結合した水酸基またはアルコキシ基、すなわち、ポリオルガノシロキサンを構成するシロキサン単位の少なくとも一個に式(1)の(OR1)基を有することが好ましい。すなわち、上記水酸基またはアルコキシ基を有しない場合には、エポキシ樹脂との親和性が不充分となり、またその機構は定かではないもののこれら水酸基またはアルコキシ基がエポキシ樹脂の硬化反応のなかで何らかの形で作用するためと考えられるが、得られるエポキシ樹脂組成物により形成される硬化物の物理的特性も充分なものが得られ難い。そして、上記ポリオルガノシロキサン(E成分)において、ケイ素原子に結合した水酸基またはアルコキシ基の量は、好ましくは、OH基に換算して0.1〜15重量%の範囲に設定され、より好ましくは1〜10重量%である。すなわち、水酸基またはアルコキシ基の量が上記範囲を外れると、エポキシ樹脂(A成分)との親和性に乏しくなり、特に多すぎると(例えば、15重量%を超える)、自己脱水反応や脱アルコール反応を生じる可能性があるからである。
【0038】
上記式(1)において、繰り返し数mおよびnは、それぞれ0〜3の整数である。そして、上記繰り返し数mおよびnがとりうる数は、シロキサン単位毎に異なるものであり、上記ポリオルガノシロキサンを構成するシロキサン単位を、より詳細に説明すると、下記の一般式(2)〜(5)で表されるA1〜A4単位があげられる。
【0039】
〔化2〕
A1単位:(R)3SiO1/2 ・・・(2)
A2単位:(R)2(OR1nSiO(2-n)/2 ・・・(3)
〔式(3)において、nは0または1である。〕
A3単位:(R)(OR1nSiO(3-n)/2 ・・・(4)
〔式(4)において、nは0,1または2である。〕
A4単位:(OR1nSiO(4-n)/2 ・・・(5)
〔式(5)において、nは0〜3の整数である。〕
〔上記式(2)〜(5)において、Rは炭素数1〜18の置換または未置換の飽和一価炭化水素基であり、同じであっても異なっていてもよい。また、R1は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、同じであっても異なっていてもよい。〕
【0040】
すなわち、前記式(1)のmにおいて、m=3の場合が上記式(2)で表されるA1単位に、m=2の場合が上記式(3)で表されるA2単位に、m=1の場合が上記式(4)で表されるA3単位に、m=0の場合が上記式(5)で表されるA4単位にそれぞれ相当する。このなかで、上記式(2)で表されるA1単位は1個のシロキサン結合のみであって末端基を構成する構造単位であり、上記式(3)で表されるA2単位は、nが0の場合には2個のシロキサン結合を有し線状のシロキサン結合を構成する構造単位であり、上記式(4)で表されるA3単位においてnが0の場合、および上記式(5)で表されるA4単位においてnが0または1の場合には、3個または4個のシロキサン結合を有することができ、分岐構造または架橋構造に寄与する構造単位である。
【0041】
さらに、上記ポリオルガノシロキサン(E成分)において、上記式(2)〜(5)で表される各A1〜A4単位の構成割合が、下記の(a)〜(d)の割合に設定されていることが好ましい。
(a)A1単位が0〜30モル%
(b)A2単位が0〜80モル%
(c)A3単位が20〜100モル%
(d)A4単位が0〜30モル%
【0042】
より好ましくはA1単位およびA4単位が0モル%、A2単位が5〜70モル%、A3単位が30〜100モル%である。すなわち、各A1〜A4単位の構成割合を上記範囲に設定することにより、硬化体に適度な硬度や弾性率を付与(維持)することができるという効果が得られるようになり一層好ましい。
【0043】
上記ポリオルガノシロキサン(E成分)は、上記各構成単位が相互にまたは連なって結合しているものであって、そのシロキサン単位の重合度は、6〜10,000の範囲であることが好ましい。そして、上記ポリオルガノシロキサン(E成分)の性状は、重合度および架橋度によって異なり、液状または固体状のいずれであってもよい。
【0044】
このような式(1)で表されるシロキサン単位を有するポリオルガノシロキサン(E成分)は、つぎのようにして製造することができる。例えば、オルガノシラン類およびオルガノシロキサン類の少なくとも一方を、トルエン等の溶媒存在下で加水分解する等の反応によって得られる。特に、オルガノクロロシラン類またはオルガノアルコキシシランを加水分解縮合する方法が一般的に用いられる。ここで、オルガノ基は、アルキル基やアリール基等の前記式(1)中のRに相当する基である。前記式(2)〜(5)で表されるA1〜A4単位は、それぞれ原料として用いるシラン類の構造と相関関係にあり、例えば、クロロシランの場合は、トリオルガノクロロシランを用いると前記式(2)で表されるA1単位が、ジオルガノジクロロシランを用いると前記式(3)で表されるA2単位が、オルガノクロロシランを用いると前記式(4)で表されるA3単位が、テトラクロロシランを用いると前記式(5)で表されるA4単位がそれぞれ得られる。また、上記式(1),(3)〜(5)において、(OR1)として示されるケイ素原子の置換基は、縮合されなかった加水分解の残基である。
【0045】
また、上記ポリオルガノシロキサン(E成分)が、常温で固形を示す場合は、軟化点(流動点)はエポキシ樹脂組成物との溶融混合の観点から、150℃以下であることが好ましく、特に好ましくは120℃以下である。
【0046】
上記ポリオルガノシロキサン(E成分)の含有量は、エポキシ樹脂組成物全体の5〜60重量%の範囲に設定することが好ましい。特に好ましくは、その線膨張係数が大きくなることを考慮して、10〜40重量%の範囲である。すなわち、E成分の含有量が少なすぎると、耐熱性および耐光劣化性が低下する傾向がみられ、E成分の含有量が多すぎると、得られるエポキシ樹脂組成物硬化体自身の脆さが顕著となる傾向がみられるからである。
【0047】
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記A〜E成分以外に、必要に応じて、酸化防止剤、変性剤、シランカップリング剤、脱泡剤、レベリング剤、離型剤、染料、顔料、蛍光体、ガラス粉末、酸化チタン、銀粒子等の各種添加剤を適宜配合することができる。
【0048】
上記酸化防止剤としては、例えば、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の酸化防止剤があげられる。上記変性剤としては、例えば、グリコール類、シリコーン類、アルコール類等の各種変性剤があげられる。上記シランカップリング剤としては、例えば、シラン系、チタネート系等の各種シランカップリング剤が用いられる。また、上記脱泡剤としては、例えば、シリコーン系等の各種脱泡剤があげられる。
【0049】
本発明の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A〜E成分、さらには必要に応じて各種添加剤を適宜配合した後、これを混練機を用いて混練して溶融混合する。ついで、これを室温まで冷却固化し、熟成工程を経由して粉砕することにより粉末状のエポキシ樹脂組成物を製造することができる。さらに、必要に応じて、上記粉末状のエポキシ樹脂組成物を打錠しタブレット状にすることも可能である。
【0050】
このようにして得られる本発明のエポキシ樹脂組成物は、発光ダイオード(LED)、各種センサー、電荷結合素子(CCD)等の光半導体素子の封止材料として用いることが可能であり、また上記LEDのリフレクター等の反射板形成材料として用いることも可能である。
【0051】
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いてなる光半導体装置は、例えば、通常のトランスファー成形や注型等の各種モールド方法を用いて光半導体素子を樹脂封止することにより製造することができる。このようにして光半導体素子が樹脂封止されてなる光半導体装置が得られる。なお、上記成形条件(エポキシ樹脂組成物の硬化条件)としては、例えば、130〜180℃×2〜8分の加熱硬化後、130〜180℃×1〜5時間の後硬化があげられる。
【実施例】
【0052】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【0053】
まず、エポキシ樹脂組成物の作製に先立って下記に示す各成分を準備した。
【0054】
〔エポキシ樹脂〕
トリグリシジルイソシアヌレート(融点:100℃、エポキシ当量:100g/eq)
【0055】
〔酸無水物〕
3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸:ヘキサヒドロ無水フタル酸=3:7(重量比)の混合物(酸当量:168g/eq)
【0056】
〔硬化促進剤〕
ジメチルベンジルアミン
【0057】
〔変性剤〕
変性剤a:ダイセル化学工業社製、プラクセル305
変性剤b:ダイセル化学工業社製、プラクセルL320AL
変性剤c:エチレングリコール
【0058】
〔ポリオルガノシロキサンe1〕
フェニルトリメトキシシラン206g(50mol%)およびジメチルジメトキシシラン126g(50mol%)をフラスコ内に投入し、これに1.2gの20%のHCl水溶液と40gの水との混合物を滴下した。滴下終了後、1時間還流を続けた。ついで、室温(25℃)まで冷却した後、炭酸水素ナトリウムで溶液を中和した。得られたオルガノシロキサン溶液を濾過して不純物を除去した後、ロータリーエバポレータを用いて低沸物を減圧留去することによって、液状のポリオルガノシロキサンe1を得た。得られたポリオルガノシロキサンe1は、水酸基(OH基)を6重量%含有するものであった。さらに、得られたポリオルガノシロキサンe1は、前記A2単位が10モル%、A3単位が90モル%からなり、フェニル基が60%、メチル基が40%、OH基が6重量%含有するものであった。
【0059】
〔ポリオルガノシロキサンe2〕
メチルトリクロロシラン182.5g(90mol%)、ジメチルジクロロシラン17.5g(10mol%)およびトルエン215gの混合物を、予めフラスコ内に用意した水550g、メタノール150gおよびトルエン150gの混合溶媒に激しく撹拌しながら5分かけて滴下した。フラスコ内の温度は75℃まで上昇し、そのまま10分間撹拌を続けた。この溶液を静置し、室温(25℃)まで冷却した後、分離した水層を除去し、引き続き水を混合して撹拌後静置し、水層を除去するという水洗浄操作をトルエン層が中性になるまで行なった。残った有機層は30分還流を続け、水およびトルエンの一部を留去した。得られたオルガノシロキサンのトルエン溶液を濾過して不純物を除去した後、さらに残ったトルエンをロータリーエバポレータを用いて減圧留去することによって、固形のポリオルガノシロキサンe2を得た。得られたポリオルガノシロキサンe2は、水酸基(OH基)を6重量%含むものであった。なお、使用した上記原料クロロシランは全て反応しており、得られたポリオルガノシロキサンe2は、前記A2単位が10モル%、A3単位が90モル%からなり、メチル基が100%のものであった。
【0060】
〔酸化防止剤〕
三井化学社製、サンコーエポクリーン
【0061】
〔実施例1〜8、比較例1〜5〕
後記の表1〜表2に示す各成分を同表に示す割合で配合し混練して、溶融混合を行なった。ついで、熟成した後、室温まで冷却し固化して粉砕することにより目的とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を作製した。
【0062】
このようにして得られた実施例および比較例の各エポキシ樹脂組成物を用い、下記の方法に従って各種特性評価を行なった。その結果を後記の表1〜表2に併せて示す。
【0063】
〔光透過率〕
上記各エポキシ樹脂組成物を用い、厚み1mmの試験片を所定の硬化条件(条件:150℃×4分間の成形+150℃×3時間キュア)にて作製し、この試験片(硬化体)を用いて、流動パラフィン浸漬中にて測定した。測定装置には、島津製作所社製の分光光度計UV3101を使用して、波長400nmでの光透過率を室温(25℃)にて測定した。
【0064】
〔ガラス転移温度(Tg)〕
上記各エポキシ樹脂組成物を用い、所定の硬化条件(条件:150℃×4分間の成形+150℃×3時間キュア)にて10〜20mgの硬化体を作製した。そして、この硬化体を用いて、示差走査熱量計(パーキンエルマー社製、PYRIS1)にて、昇温速度10℃/分にて測定を行ない、ガラス転移温度(Tg)を測定した。
【0065】
〔曲げ強度・撓み量〕
上記各エポキシ樹脂組成物を用い、長さ90mm×幅10mm×厚み4mmの試験片を所定の硬化条件(条件:150℃×4分間の成形+150℃×3時間キュア)にて作製した。そして、この試験片(硬化体)を用い、JIS K6911に準じて、島津製作所社製のオートグラフにより、支点間距離64mm、5mm/分の速度にて曲げ強度および撓み量を測定した。
【0066】
〔耐光性寿命〕
上記各エポキシ樹脂組成物を用い、厚み1mmの試験片を所定の硬化条件(条件:150℃×4分間の成形+150℃×3時間キュア)にて作製した。そして、この試験片(硬化体)に波長405nmの短波長レーザー(日亜化学社製、NDHV310APC)を25mWで20μm(80W/mm2)にて照射し、硬化体を透過して得られる光の強度をパワーメーター(コヒレント社製、OP−2VIS)にて受光し測定した。その結果、受光強度が初期の50%に達するまでに要した時間(分)を測定し、この測定結果を耐光性寿命として評価した。
【0067】
【表1】

【0068】
【表2】

【0069】
上記結果から、全ての実施例は、光透過率が高く透明性に優れており、また曲げ強度が高く撓み量も大きいものであり、かつ耐光性寿命も長いものであった。
【0070】
これに対して、変性剤を用いなかった比較例1は、耐光性寿命は長かったが、曲げ強度が低く撓み量の小さいものであった。比較例2は、ポリオルガノシロキサンを用いず、かつポリラクトンポリオールではないエチレングリコールを変性剤として用いることから、光透過率、曲げ強度および撓み量の測定結果に関しては問題なかったが、耐光性寿命が著しく短く、耐光劣化性に劣るものであった。比較例3は、ポリオルガノシロキサンを用い、かつポリラクトンポリオールではないエチレングリコールを変性剤として用いることから、光透過率、曲げ強度および撓み量の測定結果に関しては問題なかったが、耐光性寿命が短く、耐光劣化性に劣る結果となった。比較例4は、ポリオルガノシロキサンを用い、かつポリラクトンポリオールではないエチレングリコールを多く用いることから、曲げ強度が低く撓み量の小さいものであった。また、耐光性寿命も短い評価結果となった。比較例5は、ポリラクトンポリオールを用いてはいるが、ポリオルガノシロキサンを用いていないため、耐光性寿命が短いという評価結果となった。
【0071】
〔光半導体装置の作製〕
つぎに、上記実施例品である粉末状の各エポキシ樹脂組成物を用いて、光半導体装置を製造した。すなわち、上記各エポキシ樹脂組成物(実施例品)を用い、専用金型を使用したトランスファー成形(150℃×4分間成形、150℃×3時間後硬化)を行ない、光半導体素子(SiNフォトダイオード:1.8mm×2.3mm×厚み0.25mm)を樹脂封止することにより表面実装型光半導体装置を作製した。この表面実装型光半導体装置は、8ピンのスモールアウトラインパッケージ〔SOP−8:4.9mm×3.9mm×厚み1.5mm、リードフレーム:42アロイ合金素体の表面全面に銀メッキ層(厚み0.5μm)〕である。得られた光半導体装置は樹脂封止部分にクラックも形成されず良好なものが得られた。
【産業上の利用可能性】
【0072】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、発光ダイオード(LED)、各種センサー、電荷結合素子(CCD)等の光半導体素子の封止材料として有用であり、さらに上記LEDのリフレクター等のような反射板形成材料として用いることも可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の(A)〜(E)成分を含有することを特徴とする光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂。
(B)酸無水物系硬化剤。
(C)硬化促進剤。
(D)ポリラクトンポリオール。
(E)ポリオルガノシロキサン。
【請求項2】
上記(E)成分であるポリオルガノシロキサンが、下記の一般式(1)で表される化合物である請求項1記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
〔化1〕
m(OR1nSiO(4-m-n)/2 ・・・(1)
〔式(1)中、Rは炭素数1〜18の置換または未置換の飽和一価炭化水素基であり、同じであっても異なっていてもよい。また、R1は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、同じであっても異なっていてもよい。さらに、m,nは各々0〜3の整数である。〕
【請求項3】
上記(D)成分であるポリラクトンポリオールの含有量が、エポキシ樹脂組成物中の樹脂成分全体の5〜20重量%の範囲である請求項1または2記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
【請求項4】
上記(E)成分であるポリオルガノシロキサンの含有量が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜60重量%の範囲である請求項1〜3のいずれか一項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物を加熱硬化してなることを特徴とする光半導体装置用エポキシ樹脂組成物硬化体。
【請求項6】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光半導体装置用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てなる光半導体装置。

【公開番号】特開2011−153165(P2011−153165A)
【公開日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−13667(P2010−13667)
【出願日】平成22年1月25日(2010.1.25)
【出願人】(000003964)日東電工株式会社 (5,557)
【Fターム(参考)】