JP7584079B2 - エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係るエポキシ樹脂組成物(以下、組成物(X)ともいう)は、エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及び充填材(C)を含有する。充填材(C)は、結晶シリカ(c1)及び酸化チタン(c2)を含む。
<エポキシ樹脂組成物>
本実施形態に係る組成物(X)は、エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及び充填材(C)を含有する。組成物(X)は、前記成分以外の添加剤をさらに含有してもよい。
エポキシ樹脂(A)は、一分子中に2つ以上のエポキシ基を有する化合物であれば、特に限定されない。
硬化剤(B)は、エポキシ樹脂(A)と硬化反応を生じうる化合物であれば特に限定されない。
充填材(C)は、結晶シリカ(c1)及び酸化チタン(c2)を含む。充填材(C)は、非晶質シリカ(c3)をさらに含むことが好ましい。充填材(C)が非晶質シリカ(c3)を含むことにより、組成物(X)の線膨張係数をより低くすることができる。
結晶シリカ(c1)は、結晶性のSiO2を意味し、XRDパターンにおいて、2θ=30~32°に最大ピーク強度を有するものをいい、市販されている結晶シリカを使用することができる。結晶シリカ(c1)は、通常、粒子状である。
酸化チタン(c2)は、チタンの酸化物をいい、一般式TiOx(x=1.0~2.0)で表されるものを意味する。酸化チタン(c2)は、通常、粒子状である。
非晶質シリカ(c3)は、Si-Oの網目状構造からなり、一定の結晶構造を有さないものをいい、市販されている非晶質シリカを使用することができる。非晶質シリカ(c3)は、通常、粒子状である。非晶質シリカ(c3)としては、例えば溶融シリカ、球状シリカ、球状溶融シリカ等が挙げられる。非晶質シリカ(c3)は、溶融シリカを含むことが好ましい。
組成物(X)は、本実施形態の効果を損なわない範囲内において、前記成分以外の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば硬化促進剤、カップリング剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、イオントラップ剤、カーボンブラック等の顔料、着色剤、低応力化剤、粘着付与剤、シリコーン可撓剤などが挙げられる。
組成物(X)は、例えば組成物(X)の構成成分を混合することで調製できる。より具体的には、例えばエポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及び充填材(C)を含む原料を、ミキサー、ブレンダー等で十分均一になるまで混合し、続いて、熱ロール、ニーダー等の混錬機により加熱されている状態で溶融混合してから、室温に冷却する。これにより得られた混合物を公知の手段で粉砕することで、粉体状の組成物(X)を製造できる。組成物(X)は粉体状でなくてもよく、例えばタブレット状であってもよい。タブレット状である場合の組成物(X)は成形条件に適した寸法と質量とを有することが好ましい。
組成物(X)は、25℃で固体であることが好ましい。この場合、組成物(X)を射出成形法、トランスファ成形法、圧縮成形法等の加圧成形法で成形することで、封止材を作製できる。組成物(X)が15℃以上25℃以下の範囲内のいずれの温度でも固体であることがより好ましく、5℃以上35℃以下の範囲内のいずれの温度でも固体であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る光半導体装置は、光半導体素子と、前記光半導体素子を封止する封止材とを備える。前記封止材は、組成物(X)の硬化物を含む。
表1に示す原料を配合し、ミキサーで均一に混合分散してから、2軸混錬機を使って、材料温度120℃で加熱混錬することで、混合物を得た。続いて、混合物を冷却してから粉砕した。次に、得られた粉体を打錠することで、タブレット状の組成物を得た。なお、原料の詳細は下記の通りである。
-エポキシ樹脂:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂。エポキシ当量195g/eq
-硬化剤:フェノール系硬化剤。フェノールノボラック樹脂。OH当量105g/eq。
-充填材:
・結晶シリカ1(長軸/短軸比=1.3):平均粒径18μm。
・結晶シリカ2(長軸/短軸比=1.5):平均粒径15μm。
・非晶質シリカ1(長軸/短軸比=1.1):平均粒径20μm。
・非晶質シリカ2(長軸/短軸比=1.3):平均粒径20μm。
・非晶質シリカ3(長軸/短軸比=1.5):平均粒径30μm。
・酸化チタン:平均粒径0.3μm。
-硬化促進剤:トリフェニルホスフィン。
-離型剤:天然カルナバ。
-カップリング剤:シランカップリング剤。3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン。
(1)透過率
トランスファ成型機(神藤金属工業所社製)を用い、組成物をトランスファ成形法で、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間180秒の条件で成形してから、175℃で6時間加熱することでポストキュアし、直径50mm、厚み1mmの円盤状の硬化物を作製した。この硬化物について、分光光度計(島津製作所社製のMPC-3100)により波長940nmにおける光透過率を測定した。
トランスファ成型機(神藤金属工業所社製)を用い、組成物をトランスファ成形法で、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間180秒の条件で成形してから、175℃で6時間加熱することでポストキュアし、5mmΦ×30mmの寸法の試験片を作製した。横型熱膨張計(アドバンス理工社製のDLY-9000)を用いて試験片を20℃から280℃まで毎分5℃で昇温し、この試験片の80℃から100℃での長さ方向の平均線膨張係数を測定した。
トランスファ成型機(神藤金属工業所社製)を用いて、ASRM D 3123に基づいて作製されたスパイラルフロー専用金型に金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間180秒の条件で組成物を注入し、組成物が流動した長さを測定した。
キュラストメータ(JSR社製のキュラストメータIII PS型)を用いて、組成物を175℃で加熱しながらトルク値を測定した。このトルク値が4.9N/m(0.5kgf・cm)に達するまでの時間をゲルタイムとした。
Claims (7)
- エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及び充填材(C)を含有するエポキシ樹脂組成物であって、
前記充填材(C)が、結晶シリカ(c1)及び酸化チタン(c2)を含み、
前記酸化チタン(c2)の平均粒径が、1μm以下であり、
前記酸化チタン(c2)の割合が、0.1質量%以下であり、
前記結晶シリカ(c1)の短軸に対する長軸の比の平均値が、1.2以上1.6以下であり、
前記充填材(C)の割合が、35質量%以上70質量%以下である、エポキシ樹脂組成物。 - 前記充填材(C)が、非晶質シリカ(c3)をさらに含む請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記非晶質シリカ(c3)の短軸に対する長軸の比の平均値が、1.0以上1.5以下である請求項2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記結晶シリカ(c1)の割合が、前記結晶シリカ(c1)及び前記非晶質シリカ(c3)の総和に対して、10質量%以上70質量%以下である請求項2又は3に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記結晶シリカ(c1)及び前記非晶質シリカ(c3)の総和の割合が、30質量%以上60質量%以下である請求項2から4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 硬化することで得られる硬化物の厚みが1mmである場合の、波長800nm以上980nm以下の光の透過率が30%以上である請求項1から5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 光半導体素子と、
前記光半導体素子を封止する封止材と
を備え、
前記封止材が、請求項1から6のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物を含む光半導体装置。
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