JP5367274B2 - Epoxy resin composition for optical semiconductor element sealing and optical semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐半田クラック性に優れた透明性を有する光半導体素子用エポキシ樹脂組成物(以下「エポキシ樹脂組成物」という)およびそれを用いて樹脂封止された光半導体装置に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition for optical semiconductor elements (hereinafter referred to as “epoxy resin composition”) having transparency excellent in solder crack resistance and an optical semiconductor device sealed with the resin. .
発光ダイオード(LED)等の光半導体素子が樹脂封止された光半導体装置においても、小型・軽量化や実装生産性の向上を目的として、従来のピン挿入実装方式に代わって、表面実装方式が急速に普及してきている。 Even in optical semiconductor devices in which optical semiconductor elements such as light emitting diodes (LEDs) are encapsulated in resin, surface mounting methods are used instead of conventional pin insertion mounting methods for the purpose of reducing size and weight and improving mounting productivity. It is spreading rapidly.
このような表面実装方式では、ピン挿入実装方式と異なり、実装時にパッケージ全体が215〜260℃の高温環境下に曝されることになる。その際、光半導体デバイス製造後の保管中に吸湿した水分が上記高温のために急激に気化膨張し、大きな応力が発生することとなる。その応力が、パッケージの強度を超えた場合にクラックが発生するという問題が生じる。そのクラック発生防止対策として、光半導体メーカーでは、例えば、光半導体デバイスを出荷する際に防湿梱包したり、また、実装現場では、実装工程前に光半導体デバイスをオーブンで加熱乾燥する等の工程を加えて吸湿水分を除去する方法が採られている。さらには、封止用樹脂組成物として、フィラー等の無機質充填剤を含有させる方法があげられる。また、樹脂中の脂肪族基やフェニル基の含有率を高めることで吸水率を下げる方法があげられる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記防湿梱包による対策方法では、梱包による高コスト化や梱包開封による作業性の悪化を招くという問題がある。また、上記加熱乾燥による対策方法では、加熱乾燥のコストが大きな負担となるという問題がある。さらに、上記フィラー等の無機質充填剤を含有させてなる封止用樹脂組成物では、光半導体用途においては、透明性が低下する傾向がみられる。そして、上記樹脂中の脂肪族基やフェニル基の含有率を高めることで吸水率を下げる方法では、ガラス転移温度が高くなるとともに、半田リフロー時の弾性率が高くなるために、リフロー時の水分の気化膨張による応力を緩和することができず、クラックが発生するおそれがある。さらに、近年では、環境保護の観点から、鉛フリー化が促進され、それに伴い実装温度が240℃から260℃程度にまで上がってきており、一層耐半田クラック性が要望されている。 However, the countermeasure method using the moisture-proof packaging has a problem that the cost is increased due to the packaging and the workability is deteriorated due to the opening of the packaging. Further, the above-described countermeasure method by heat drying has a problem that the cost of heat drying becomes a large burden. Furthermore, in the sealing resin composition containing an inorganic filler such as the filler, the transparency tends to decrease in the optical semiconductor application. And in the method of lowering the water absorption rate by increasing the content of aliphatic groups and phenyl groups in the resin, the glass transition temperature is increased and the elastic modulus at the time of solder reflow is increased, so that the moisture at the time of reflow is increased. The stress due to vaporization and expansion cannot be relaxed, and cracks may occur. Furthermore, in recent years, from the viewpoint of environmental protection, lead-free has been promoted, and accordingly, the mounting temperature has increased from 240 ° C. to 260 ° C., and further solder crack resistance is desired.
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、半田リフロー時の耐クラック性に優れたエポキシ樹脂組成物およびそれを用いた光半導体装置の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an epoxy resin composition having excellent crack resistance during solder reflow and an optical semiconductor device using the same.
上記の目的を達成するために、本発明は、下記の(A)〜(C)成分を含有するトランスファー成形用の光半導体素子封止用エポキシ樹脂組成物であって、上記(C)成分であるポリアルキレンジオールの含有量が、上記(A)成分100重量部に対して5〜20重量部の範囲に設定され、かつ上記エポキシ樹脂組成物硬化体(硬化条件:150℃×5分間+150℃×3時間)のガラス転移点以上の温度領域における貯蔵弾性率が3〜8MPaであるエポキシ樹脂組成物を第1の要旨とする。
(A)下記の(a)をエポキシ樹脂成分〔(A)成分〕全体の60重量%以上含有するエポキシ樹脂。
(a)常温で固形を示すエポキシ樹脂。
(B)硬化剤。
(C)数平均分子量300〜1000のポリアルキレンジオール。
In order to achieve the above object, the present invention provides an epoxy resin composition for encapsulating an optical semiconductor element for transfer molding containing the following components (A) to (C): The content of a certain polyalkylene diol is set in the range of 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A), and the cured epoxy resin composition (curing condition: 150 ° C. × 5 minutes + 150 ° C. An epoxy resin composition having a storage elastic modulus of 3 to 8 MPa in a temperature region equal to or higher than the glass transition point of (× 3 hours) is a first gist.
(A) An epoxy resin containing 60% by weight or more of the following (a) epoxy resin component [component (A)].
(A) An epoxy resin that is solid at room temperature.
(B) Curing agent.
(C) A polyalkylene diol having a number average molecular weight of 300 to 1,000.
また、本発明は、上記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2の要旨とする。 Moreover, this invention makes the 2nd summary the optical semiconductor device formed by resin-sealing an optical semiconductor element using the said epoxy resin composition.
すなわち、本発明者らは、透明性を有する、半田リフロー時の耐クラック性に優れた光半導体素子封止材料を得るべく鋭意検討を重ねた。そして、封止材料によって形成される封止樹脂、すなわち硬化体の剛性に着目し、クラック発生の原因となる応力を緩和することを目的として一連の研究を重ねた。その結果、配合成分として、上記数平均分子量のポリアルキレンジオールを特定の割合で用い、かつこのポリアルキレンジオールを含有するエポキシ樹脂組成物硬化体のガラス転移点以上の温度領域における貯蔵弾性率を上記特定の範囲と設定すると、透明性を有することはもちろん、低弾性率化が図られ、気化膨張時の発生応力を撓んだり、振動することによって、応力を緩和すことが可能となり、半田リフロー時の耐クラック性に優れることを見出し本発明に到達した。 That is, the present inventors have intensively studied to obtain an optical semiconductor element sealing material having transparency and excellent resistance to cracking during solder reflow. Then, focusing on the rigidity of the sealing resin formed by the sealing material, that is, the cured body, a series of studies were repeated for the purpose of alleviating the stress that causes cracks. As a result, as a blending component, the polyalkylene diol having the number average molecular weight is used at a specific ratio, and the storage elastic modulus in the temperature region above the glass transition point of the cured epoxy resin composition containing the polyalkylene diol is described above. When set to a specific range, not only has transparency, but also a low elastic modulus is achieved, and it is possible to relieve stress by flexing or vibrating the generated stress during vaporization expansion, and solder reflow The present inventors have found that the crack resistance at the time is excellent and have reached the present invention.
このように、本発明は、常温で固形を示すエポキシ樹脂(a)を特定量含有するエポキシ樹脂〔(A)成分〕および硬化剤〔(B)成分〕とともに、前記数平均分子量を有するポリアルキレンジオール〔(C)成分〕を特定の割合で含有し、しかもこれら成分を含有するエポキシ樹脂組成物硬化体のガラス転移点以上の温度領域における貯蔵弾性率を特定の範囲に設定してなるトランスファー成形用のエポキシ樹脂組成物である。このため、半田リフロー時に生起する応力が緩和されクラックの発生が効果的に抑制される。したがって、本発明のエポキシ樹脂組成物によって光半導体素子が封止された光半導体装置は、信頼性および透明性に優れ、その機能を充分に発揮することができる。 Thus, the present invention provides a polyalkylene having the number average molecular weight together with an epoxy resin (component (A)) and a curing agent (component (B)) containing a specific amount of an epoxy resin (a) that is solid at room temperature. Transfer molding in which the diol [(C) component] is contained at a specific ratio, and the storage elastic modulus in the temperature range above the glass transition point of the cured epoxy resin composition containing these components is set in a specific range. An epoxy resin composition for use. For this reason, the stress which arises at the time of solder reflow is eased, and generation | occurrence | production of a crack is suppressed effectively. Therefore, the optical semiconductor device in which the optical semiconductor element is sealed with the epoxy resin composition of the present invention is excellent in reliability and transparency, and can fully exhibit its function.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂(A成分)と、硬化剤(B成分)と、特定のポリアルキレンジオール(C成分)とを用いて得られるものであり、通常、粉末状もしくは打錠したタブレット状として用いられる。 The epoxy resin composition of the present invention is obtained using an epoxy resin (component A), a curing agent (component B), and a specific polyalkylene diol (component C). Used as a tablet tablet.
上記エポキシ樹脂(A成分)としては、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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、水添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、低吸水率硬化体タイプの主流であるビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロ環型エポキシ樹脂、ナフタレン型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種以上併せて用いることができる。これらエポキシ樹脂の中でも、光半導体素子の封止後、エポキシ樹脂組成物の硬化体が変色しにくいという点から、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、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用いることが好ましい。 Examples of the epoxy resin (component A) include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, and hydantoin epoxy resin. Nitrogen-containing ring epoxy resin, water-added bisphenol A type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin which is the mainstream of low water-absorption-curing type, dicyclo Examples thereof include a ring type epoxy resin and a naphthalene type epoxy resin. These may be used alone or in combination of two or more. Among these epoxy resins, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, triglycidyl isocyanate from the point that the cured product of the epoxy resin composition is difficult to discolor after sealing of the optical semiconductor element. It is preferable to use nurate.
そして、上記エポキシ樹脂(A成分)としては、常温で固形を示すエポキシ樹脂(a)を含有するものであり、この常温で固形を示すエポキシ樹脂(a)の含有割合はエポキシ樹脂(A成分)全体の60%以上に設定する必要がある。したがって、エポキシ樹脂(A成分)全体が常温で固形を示すエポキシ樹脂(a)で構成されてもよい。なお、本発明において常温とは、10〜50℃の範囲をいう。このような常温で固形を示すエポキシ樹脂(a)としては、例えば、軟化点が100℃以下のものが好ましい。具体的には、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、脂環式エポキシ樹脂等があげられる。 And as said epoxy resin (A component), it contains the epoxy resin (a) which shows solid at normal temperature, The content rate of this epoxy resin (a) which shows solid at normal temperature is an epoxy resin (A component) It is necessary to set it to 60% or more of the whole. Therefore, the entire epoxy resin (component A) may be composed of an epoxy resin (a) that is solid at room temperature. In addition, in this invention, normal temperature means the range of 10-50 degreeC. As such an epoxy resin (a) which is solid at normal temperature, for example, one having a softening point of 100 ° C. or lower is preferable. Specifically, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, alicyclic epoxy resin and the like can be mentioned.
上記硬化剤(B成分)としては、エポキシ樹脂組成物の硬化体が変色しにくいという点から、特に、酸無水物系硬化剤を用いることが好ましい。上記酸無水物系硬化剤としては、分子量140〜200程度のものが好ましく用いられ、例えば、無水テトラカルボン酸、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の無色ないし淡黄色の酸無水物があげられる。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。そして、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用いることが好ましい。 As the curing agent (component B), it is particularly preferable to use an acid anhydride curing agent from the viewpoint that the cured product of the epoxy resin composition is hardly discolored. As the acid anhydride curing agent, those having a molecular weight of about 140 to 200 are preferably used. For example, tetracarboxylic anhydride, phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride Examples thereof include colorless and light yellow acid anhydrides such as acid, tetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, nadic anhydride, glutaric anhydride, methyl hexahydrophthalic anhydride, and methyltetrahydrophthalic anhydride. These may be used alone or in combination of two or more. Of these acid anhydride curing agents, phthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, and methylhexahydrophthalic anhydride are preferably used.
さらに、上記硬化剤(B成分)として、上記酸無水物系硬化剤以外に、従来公知のアミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、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等の硬化剤を併用してもよい。 Further, as the curing agent (component B), in addition to the acid anhydride curing agent, a conventionally known amine curing agent, phenol curing agent, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, methylhexahydrophthalic acid A curing agent such as carboxylic acid may be used in combination.
上記エポキシ樹脂(A成分)と硬化剤(B成分)との配合割合は、例えば、硬化剤(B成分)として酸無水物系硬化剤を用いる場合、上記エポキシ樹脂(A成分)中のエポキシ基1当量に対して、酸無水物における酸無水物当量が0.5〜1.5当量となるような割合に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、上記配合割合において、酸無水物当量が0.5当量未満の場合では、得られるエポキシ樹脂組成物の硬化後の色相が悪くなる傾向がみられ、逆に1.5当量を超えると、耐湿性が低下する傾向がみられるからである。なお、硬化剤(B成分)として、上記酸無水物系硬化剤以外に前記アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、またはカルボン酸類等の硬化剤を単独でもしくは2種以上併用する場合においても、その配合割合は、上記酸無水物系硬化剤を使用した際の配合割合(当量比)に準ずる。 The mixing ratio of the epoxy resin (component A) and the curing agent (component B) is, for example, when an acid anhydride curing agent is used as the curing agent (component B), the epoxy group in the epoxy resin (component A). It is preferable to set to a ratio such that the acid anhydride equivalent in the acid anhydride is 0.5 to 1.5 equivalents relative to 1 equivalent, and more preferably 0.7 to 1.2 equivalents. That is, in the above blending ratio, when the acid anhydride equivalent is less than 0.5 equivalent, the hue after curing of the resulting epoxy resin composition tends to deteriorate, and conversely when it exceeds 1.5 equivalent, This is because the moisture resistance tends to decrease. In addition, as the curing agent (component B), in addition to the above acid anhydride curing agent, the amine curing agent, the phenol curing agent, or a curing agent such as carboxylic acid alone or in combination of two or more, The blending ratio is in accordance with the blending ratio (equivalent ratio) when the acid anhydride curing agent is used.
上記エポキシ樹脂(A成分)および硬化剤(B成分)とともに用いられるポリアルキレンジオール(C成分)としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラエチレングリコール、ポリペンタエチレングリコール、ポリヘキサエチレングリコール等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。そのなかでも、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラエチレングリコールを用いることが好ましい。 Examples of the polyalkylene diol (C component) used together with the epoxy resin (A component) and the curing agent (B component) include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polytetraethylene glycol, polypentaethylene glycol, Examples include polyhexaethylene glycol. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, or polytetraethylene glycol.
そして、上記ポリアルキレンジオール(C成分)としては、数平均分子量が300〜1000の範囲のものを用いる必要がある。特に好ましくは数平均分子量が300〜700である。すなわち、数平均分子量が下限値未満では、効果を得るためには、かなりの過剰量が必要となり、硬化性不良や吸水率が増加するという問題が生じる。また、数平均分子量が上限値を超えると、固形を示すエポキシ樹脂組成物と溶解しにくくなり、相分離が生起して透明性が損なわれるからである。なお、上記ポリアルキレンジオール(C成分)の数平均分子量の測定は、例えば、つぎのようにして行なわれる。すなわち、JIS K−1557−1に準じて試料中の水酸基価を求め、下記の数式に代入して算出する。なお、下記式中、Nは試料1分子中の官能基数であり、56.1はKOHの分子量である。
数平均分子量=(56.1/試料中の水酸基価)×N×1000
And as said polyalkylene diol (C component), it is necessary to use a number average molecular weight of the range of 300-1000. The number average molecular weight is particularly preferably 300 to 700. That is, if the number average molecular weight is less than the lower limit value, a considerable excess amount is required to obtain the effect, resulting in problems such as poor curability and increased water absorption. Moreover, when a number average molecular weight exceeds an upper limit, it will become difficult to melt | dissolve with the epoxy resin composition which shows solid, phase separation will arise, and transparency will be impaired. In addition, the measurement of the number average molecular weight of the said polyalkylenediol (C component) is performed as follows, for example. That is, the hydroxyl value in a sample is calculated | required according to JISK-1557-1, and it substitutes and calculates to the following numerical formula. In the following formula, N is the number of functional groups in one molecule of the sample, and 56.1 is the molecular weight of KOH.
Number average molecular weight = (56.1 / hydroxyl value in sample) × N × 1000
上記ポリアルキレンジオール(C成分)の含有量は、エポキシ樹脂組成物100重量部(以下「部」と略す)に対して5〜20部の範囲に設定する必要がある。すなわち、下限値未満では充分な効果を得られず、逆に上限値を超えると、硬化性不良や吸水率が増加するからである。 The content of the polyalkylene diol (component C) needs to be set in the range of 5 to 20 parts with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin composition (hereinafter abbreviated as “part”) . Ie, not obtained a sufficient effect is less than the lower limit value, if the upper limit value in the opposite, because the curable failure or water absorption is increased.
そして、本発明のエポキシ樹脂組成物には、前記A〜C成分とともに、従来公知の各種シランカップリング剤を用いることができる。上記シランカップリング剤を用いることにより、光半導体素子やリードフレーム等との接着力を向上させることが可能となり、信頼性が向上するという効果を奏する。 And the conventionally well-known various silane coupling agent can be used for the epoxy resin composition of this invention with said AC component. By using the silane coupling agent, it is possible to improve the adhesive force with an optical semiconductor element, a lead frame, etc., and there is an effect that reliability is improved.
本発明のエポキシ樹脂組成物には、前記A〜C成分、さらには上記シランカップリング剤以外に、必要により硬化促進剤を含有することができる。 The epoxy resin composition of the present invention may contain a curing accelerator, if necessary, in addition to the components A to C and the silane coupling agent.
上記硬化促進剤としては、特に限定されるものではなく、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三級アミン類、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−ジエチルホスホロジチオエート等のリン化合物、四級アンモニウム塩、有機金属塩類、およびこれらの誘導体等があげられる。これらは単独で用いてもよく2種以上併せて用いてもよい。これら硬化促進剤の中でも、三級アミン類、イミダゾール類を用いることが好ましい。 The curing accelerator is not particularly limited, and examples thereof include 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine, tri-2,4,6-dimethylaminomethylphenol. Tertiary amines, imidazoles such as 2-ethyl-4-methylimidazole and 2-methylimidazole, triphenylphosphine, tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetra-n-butylphosphonium-o, o-diethylphosphorodithio And phosphorus compounds such as ate, quaternary ammonium salts, organometallic salts, and derivatives thereof. These may be used alone or in combination of two or more. Of these curing accelerators, tertiary amines and imidazoles are preferably used.
上記硬化促進剤の含有量は、上記エポキシ樹脂(A成分)100部に対して0.05〜7.0部に設定することが好ましく、より好ましくは0.2〜3.0部である。すなわち、0.05部未満では、充分な硬化促進効果が得られ難く、また7.0部を超えると、得られるエポキシ樹脂組成物の硬化体に変色がみられるおそれがあるからである。 It is preferable to set content of the said hardening accelerator to 0.05-7.0 parts with respect to 100 parts of said epoxy resins (A component), More preferably, it is 0.2-3.0 parts. That is, if it is less than 0.05 part, it is difficult to obtain a sufficient curing accelerating effect, and if it exceeds 7.0 parts, the cured product of the resulting epoxy resin composition may be discolored.
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記A〜C成分、シランカップリング剤、硬化促進剤以外に、エポキシ樹脂組成物の硬化体の透明性を損なわない範囲であれば必要に応じて従来から用いられている、酸化防止剤、変性剤、離型剤、染料、顔料等の公知の各種の添加剤を適宜配合することができる。 In addition, in the epoxy resin composition of this invention, if it is a range which does not impair the transparency of the hardening body of an epoxy resin composition other than said AC component, a silane coupling agent, and a hardening accelerator, as needed. Various known additives such as antioxidants, modifiers, mold release agents, dyes, pigments and the like that have been conventionally used can be appropriately blended.
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従来公知の酸化防止剤があげられる。 Examples of the antioxidant include conventionally known antioxidants such as phenol compounds, amine compounds, organic sulfur compounds, and phosphine compounds.
上記変性剤としては、例えば、グリコール類、シリコーン類、アルコール類等の従来から公知の変性剤があげられる。 Examples of the modifier include conventionally known modifiers such as glycols, silicones, and alcohols.
上記離型剤としては、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸およびその金属塩、ポリエチレン系ワックス、ポリエチレン−ポリオキシエチレン系ワックス、カルナバワックス等の従来公知のものがあげられる。そして、上記離型剤のなかでも、ポリエチレン−ポリオキシエチレン系ワックスが、エポキシ樹脂組成物の硬化体の透明性が良好となり好ましい。 Examples of the release agent include conventionally known ones such as stearic acid, behenic acid, montanic acid and metal salts thereof, polyethylene wax, polyethylene-polyoxyethylene wax, carnauba wax and the like. Of the above releasing agents, polyethylene-polyoxyethylene-based waxes are preferable because the transparency of the cured product of the epoxy resin composition is good.
なお、光分散性を必要とする場合には、上記成分以外にさらに充填剤を配合してもよい。上記充填剤としては、石英ガラス粉末、タルク、シリカ粉末、アルミナ粉末、炭酸カルシウム等の無機質充填剤等があげられる。このような充填剤の配合量は、光分散性等の目的に応じて適宜に設定される。 In addition, when a light dispersibility is required, you may mix | blend a filler other than the said component. Examples of the filler include inorganic fillers such as quartz glass powder, talc, silica powder, alumina powder, and calcium carbonate. The blending amount of such a filler is appropriately set according to the purpose such as light dispersibility.
そして、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によって、粉末状、もしくは、その粉末を打錠したタブレット状として得ることができる。すなわち、上記A〜C成分、加えて場合によりシランカップリング剤および必要により配合される添加剤を所定の割合で配合する。そして、これを常法に準じてドライブレンド法または溶融ブレンド法を適宜採用して溶融混練する。ついで、これを室温まで冷却した後、公知の手段によって粉砕し、さらに必要に応じて打錠することにより製造することができる。 The epoxy resin composition of the present invention can be obtained, for example, in the form of a powder or a tablet obtained by tableting the powder by manufacturing as follows. That is, the above-mentioned components A to C, in addition to the silane coupling agent and, if necessary, an additive to be blended in a predetermined ratio. Then, this is melt kneaded by appropriately adopting a dry blend method or a melt blend method according to a conventional method. Subsequently, after cooling this to room temperature, it can grind | pulverize by a well-known means and can also manufacture by tableting as needed.
このようにして得られた本発明のエポキシ樹脂組成物は、LED、電荷結合素子(CCD)等の光半導体素子の封止用として用いられる。すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、光半導体素子を封止するには、通常のトランスファー成形により行なうことができる。なお、本発明のエポキシ樹脂組成物が粉末状もしくはタブレット状である場合には、上記した各成分を溶融混合する時に、Bステージ(半硬化状態)とし、これを使用時に加熱溶融してもよい。 The epoxy resin composition of the present invention thus obtained is used for sealing an optical semiconductor element such as an LED or a charge coupled device (CCD). That is, using the epoxy resin composition of the present invention, an optical semiconductor element sealed can be performed more transfer forming the shape of the normal. In addition, when the epoxy resin composition of this invention is a powder form or a tablet form, when melt-mixing each above-mentioned component, it may be set as B stage (semi-hardened state), and this may be heat-melted at the time of use. .
そして、本発明のエポキシ樹脂組成物は、その硬化体(硬化条件:150℃×5分間+150℃×3時間)のガラス転移点以上の温度領域において、すなわち熱硬化性樹脂組成物である本発明のエポキシ樹脂組成物において、ガラス転移点以上の温度領域となるゴム状領域の貯蔵弾性率が3〜8MPaである必要がある。すなわち、3MPa未満では、ガラス転移温度以上では非常に軟らか過ぎて成形体として成形しにくく、逆に、8MPaを超えると、リフロー時における水分の気化膨張に対する応力緩和能に乏しく、クラックが発生しやすくなるからである。このような低弾性率化を実現することにより、パッケージ中の吸湿水分の気化膨張時の発生応力を緩和することが可能となり、耐半田リフロー性に優れたものとなる。本発明において、上記エポキシ樹脂組成物硬化体のガラス転移点以上の温度領域とは、例えば、ガラス転移温度から+50℃までの領域をいう。また、通常、上限は240〜260℃である。 The epoxy resin composition of the present invention is a thermosetting resin composition in the temperature range above the glass transition point of the cured body (curing condition: 150 ° C. × 5 minutes + 150 ° C. × 3 hours). In the epoxy resin composition, it is necessary that the storage elastic modulus of the rubber-like region which is a temperature region above the glass transition point is 3 to 8 MPa. That is, if it is less than 3 MPa, it is very soft at the glass transition temperature or more and is difficult to be molded as a molded product. Conversely, if it exceeds 8 MPa, the stress relaxation ability against vaporization and expansion of water during reflow is poor and cracks are likely to occur. Because it becomes. By realizing such a low elastic modulus, it is possible to relieve the stress generated at the time of vaporization and expansion of moisture absorption in the package, and the solder reflow resistance is excellent. In the present invention, the temperature region above the glass transition point of the cured epoxy resin composition is, for example, a region from the glass transition temperature to + 50 ° C. Moreover, an upper limit is 240-260 degreeC normally.
なお、上記硬化体のガラス転移点以上の温度領域(ゴム状領域)における貯蔵弾性率は、動的粘弾性測定機を用いて、つぎのようにして測定される。すなわち、RHEOMETRIC SCIENTIFIC社製の動的粘弾性測定機RSA−III を用い、1Hz,30〜270℃の温度範囲で10℃/分の測定条件にて測定する。また、試験片の大きさは、長さ35mm×幅5mm×厚み1mmとする。 In addition, the storage elastic modulus in the temperature range (rubber-like region) above the glass transition point of the cured body is measured as follows using a dynamic viscoelasticity measuring machine. That is, using a dynamic viscoelasticity measuring device RSA-III manufactured by RHEOMETRIC SCIENTIFIC, measurement is performed at a temperature range of 1 Hz and 30 to 270 ° C. under measurement conditions of 10 ° C./min. The size of the test piece is 35 mm long × 5 mm wide × 1 mm thick.
なお、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化体は、厚み1mmにおいて、分光光度計の測定により、波長600nmの光透過率が70%以上のものが好ましく、特に好ましくは80%以上である。 The cured product of the epoxy resin composition of the present invention preferably has a light transmittance of 70% or more at a wavelength of 600 nm as measured by a spectrophotometer at a thickness of 1 mm, particularly preferably 80% or more.
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。 Next, examples will be described together with comparative examples.
まず、下記に示す各成分を準備した。 First, each component shown below was prepared.
〔エポキシ樹脂a〕
ビスフェノールF型エポキシ樹脂(エポキシ当量950、融点85℃)
[Epoxy resin a]
Bisphenol F type epoxy resin (epoxy equivalent 950, melting point 85 ° C)
〔エポキシ樹脂b〕
2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキセン付加物(エポキシ当量185)
[Epoxy resin b]
1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexene adduct of 2,2-bis (hydroxymethyl) -1-butanol (epoxy equivalent 185)
〔エポキシ樹脂c〕
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量185、液状)
[Epoxy resin c]
Bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 185, liquid)
〔硬化剤〕
テトラヒドロ無水フタル酸
[Curing agent]
Tetrahydrophthalic anhydride
〔硬化促進剤〕
2−エチル−4−メチルイミダゾール
[Curing accelerator]
2-ethyl-4-methylimidazole
〔ポリテトラメチレングリコールa〕
数平均分子量250
[Polytetramethylene glycol a]
Number average molecular weight 250
〔ポリテトラメチレングリコールb〕
数平均分子量500
[Polytetramethylene glycol b]
Number average molecular weight 500
〔ポリテトラメチレングリコールc〕
数平均分子量1000
[Polytetramethylene glycol c]
Number average molecular weight 1000
〔ポリプロピレングリコールa〕
数平均分子量400
[Polypropylene glycol a]
Number average molecular weight 400
〔ポリプロピレングリコールb〕
数平均分子量700
[Polypropylene glycol b]
Number average molecular weight 700
〔ポリプロピレングリコールc〕
数平均分子量1300
[Polypropylene glycol c]
Number average molecular weight 1300
〔実施例1〜5、比較例1〜8〕
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、ミキシングロールで溶融混練(80〜130℃)を行い、熟成した後、室温で冷却固化して粉砕することにより目的とする微粉末状のエポキシ樹脂組成物を作製した。
[Examples 1-5 , Comparative Examples 1-8]
Each component shown in Table 1 to Table 2 described below is blended in the proportions shown in the same table, melt kneaded (80 to 130 ° C.) with a mixing roll, aged, cooled, solidified at room temperature, and pulverized. A fine powder epoxy resin composition was prepared.
このようにして得られた各エポキシ樹脂組成物を用い、その硬化体の透明性、およびその硬化体のガラス転移点以上の温度領域(ゴム状領域)の貯蔵弾性率、透明性をそれぞれ下記の方法にしたがって測定・評価した。また、得られた各エポキシ樹脂組成物を用い、下記の方法にしたがって光半導体装置を作製し耐半田リフロー性を測定・評価した。これらの結果を後記の表1〜表2に示した。 Using each epoxy resin composition thus obtained, the transparency of the cured product, and the storage elastic modulus and transparency of the temperature region (rubbery region) above the glass transition point of the cured product are shown below. It was measured and evaluated according to the method. Further, using each of the obtained epoxy resin compositions, an optical semiconductor device was produced according to the following method, and solder reflow resistance was measured and evaluated. These results are shown in Tables 1 and 2 below.
〔透明性〕
各エポキシ樹脂組成物を用い、厚み1mmの硬化体を作製した(硬化条件:150℃×5分間+150℃×3時間)。そして、上記硬化体を用いて、波長600nmの光透過率を島津製作所社製の分光光度計UV3101を使用して光透過率を測定した。その結果、光透過率が70%未満のものを×、80%以上のものを○として評価した。
〔transparency〕
A cured product having a thickness of 1 mm was prepared using each epoxy resin composition (curing conditions: 150 ° C. × 5 minutes + 150 ° C. × 3 hours). And using the said hardening body, the light transmittance of wavelength 600nm was measured using the spectrophotometer UV3101 by Shimadzu Corporation. As a result, the light transmittance of less than 70% was evaluated as x, and the light transmittance of 80% or more was evaluated as ○.
〔貯蔵弾性率〕
動的粘弾性測定機を用いて、つぎのようにして測定した。すなわち、長さ35mm×幅5mm×厚み1mmの試験片を成形し(硬化条件:150℃×5分間+150℃×3時間)、RHEOMETRIC SCIENTIFIC社製の動的粘弾性測定機RSA−III を用いて、1Hz,30〜270℃の温度範囲で10℃/分の測定条件にて測定した。
[Storage modulus]
It measured as follows using the dynamic-viscoelasticity measuring machine. That is, a test piece having a length of 35 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 1 mm was formed (curing conditions: 150 ° C. × 5 minutes + 150 ° C. × 3 hours), and a dynamic viscoelasticity measuring device RSA-III manufactured by RHEOMETRIC SCIENTIFIC was used. The measurement was performed under the measurement conditions of 10 ° C./min in a temperature range of 1 Hz and 30 to 270 ° C.
〔耐半田リフロー性〕
各エポキシ樹脂組成物を用いて、厚み0.6mmのエポキシ基板に設置した光半導体素子(チップサイズ:1.5mm×1.5mm×厚み0.37mm)をトランスファー成形(成形条件:150℃×4分間)により封止し、さらに150℃×3時間の条件でアフターキュアすることにより光半導体装置(パッケージサイズ:7.8mm×5.2mm×厚み1.5mm)を作製した。このようにして得られた光半導体装置を、30℃/85%RHの恒温恒湿槽に96時間放置した後、この光半導体装置を赤外線(IR)リフロー260℃にさらし、パッケージ内の素子の剥離、クラック発生状況を実体顕微鏡により観察した。そして、パッケージ内の素子の剥離やクラックが発生せず、問題のない良好なパッケージ数を表示した。なお、各光半導体装置のサンプル数(n数)は10個とした。
[Solder reflow resistance]
Using each epoxy resin composition, an optical semiconductor element (chip size: 1.5 mm × 1.5 mm × thickness 0.37 mm) placed on an epoxy substrate having a thickness of 0.6 mm is transfer molded (molding condition: 150 ° C. × 4 The optical semiconductor device (package size: 7.8 mm × 5.2 mm × thickness 1.5 mm) was manufactured by further curing under conditions of 150 ° C. × 3 hours. The optical semiconductor device thus obtained was left in a constant temperature and humidity chamber of 30 ° C./85% RH for 96 hours, and then this optical semiconductor device was exposed to infrared (IR) reflow 260 ° C. The state of peeling and crack generation was observed with a stereomicroscope. The number of good packages with no problems was displayed without any element peeling or cracks in the package. The number of samples (n number) of each optical semiconductor device was 10.
上記結果から、実施例品は、良好な透明性を有し、しかも耐半田リフロー性に優れた信頼性の高い光半導体装置が得られた。 From the above results, the example product had a good transparency, and a highly reliable optical semiconductor device excellent in solder reflow resistance was obtained.
これに対して、常温で固形を示すエポキシ樹脂が特定の割合以下である、あるいは平均分子量が特定の範囲を外れたポリアルキレンジオールを用いた、またはポリアルキレンジオールの含有量が上記範囲を外れた各比較例品は、成形体が作製できなかった(比較例4,6,8)か、あるいは貯蔵弾性率が前記特定の範囲を外れたものであるため、耐半田リフロー性に劣る結果となった。 On the other hand, the epoxy resin which is solid at normal temperature is less than a specific ratio, or a polyalkylene diol whose average molecular weight is out of a specific range is used, or the content of polyalkylene diol is out of the above range. In each comparative product, a molded body could not be produced (Comparative Examples 4, 6, and 8) or the storage elastic modulus was out of the specific range, resulting in poor solder reflow resistance. It was.
Claims (2)
(A)下記の(a)をエポキシ樹脂成分〔(A)成分〕全体の60重量%以上含有するエポキシ樹脂。
(a)常温で固形を示すエポキシ樹脂。
(B)硬化剤。
(C)数平均分子量300〜1000のポリアルキレンジオール。 An epoxy resin composition for encapsulating an optical semiconductor element for transfer molding containing the following components (A) to (C), wherein the content of the polyalkylenediol as the component (C) is the above (A) The temperature is set in the range of 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component, and in the temperature region above the glass transition point of the cured epoxy resin composition (curing conditions: 150 ° C. × 5 minutes + 150 ° C. × 3 hours) An epoxy resin composition for sealing an optical semiconductor element, having a storage elastic modulus of 3 to 8 MPa.
(A) An epoxy resin containing 60% by weight or more of the following (a) epoxy resin component [component (A)].
(A) An epoxy resin that is solid at room temperature.
(B) Curing agent.
(C) A polyalkylene diol having a number average molecular weight of 300 to 1,000.
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