光半导体密封用树脂成型物

文档序号:1932113 发布日期:2021-12-07 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 光半导体密封用树脂成型物 (Resin molded article for sealing optical semiconductor ) 是由 生田润 藤井宏中 木村龙一 于 2021-05-31 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种光半导体密封用树脂成型物,其能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料。一种光半导体密封用树脂成型物,其满足下述关系式(1):0.0005≤E’-(265℃)/E’-(100℃)≤0.0050(1)(式中,E’-(265℃)和E’-(100℃)分别表示通过下述方法得到的固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)在265℃和100℃下的储能模量(Pa)。)(固化物的制作方法)将树脂成型物在150℃下加热4分钟而进行成型,然后在150℃下加热3小时,从而得到固化物。(The invention provides a resin molding for sealing an optical semiconductor, which can obtain an optical semiconductor sealing material with excellent heat resistance, temperature cycle resistance and reflow resistance. A resin molded article for sealing an optical semiconductor, which satisfies the following relational expression (1): e &#39;is more than or equal to 0.0005&#39; 265℃ /E’ 100℃ 0.0050(1) or less (wherein, E&#39; 265℃ And E&#39; 100℃ The storage modulus (Pa) at 265 ℃ and 100 ℃ of a cured product (dimension: width 5 mm. times. length 35 mm. times. thickness 1mm) obtained by the following method is shown, respectively. ) (method for producing cured product) the molded resin product was heated at 150 ℃ for 4 minutes to mold the product, and then heated at 150 ℃ for 3 hours to obtain a cured product.)

光半导体密封用树脂成型物

技术领域

本发明涉及光半导体密封用树脂成型物。

背景技术

将光半导体元件利用陶瓷封装或塑料封装进行密封并制成装置。在此,由于陶瓷封装的构成材料比较昂贵且量产性差,因此使用塑料封装成为主流。其中,从操作性、量产性、可靠性的观点考虑,预先将环氧树脂组合物压片成型为小片状后进行传递模成型的技术成为主流。

在专利文献1中公开了将环氧树脂组合物造粒为粒状后进行压片的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2011-9394号公报

发明内容

发明所要解决的问题

近年来,随着电子设备的高功能化和高输出功率化,对光半导体要求更高的可靠性。例如,由于在高温的环境下或温度从低温到高温反复变化的环境下使用、或者在设备的制造阶段的回流焊工序,有时密封材料产生裂纹、剥离、变色等,要求减少由此引起的对光半导体元件的损伤。

本发明的目的在于提供一种光半导体密封用树脂成型物,其能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料。

用于解决问题的手段

本发明涉及一种光半导体密封用树脂成型物,其中,所述光半导体密封用树脂成型物满足下述关系式(1)。

0.0005≤E’265℃/E’100℃≤0.0050 (1)

(式中,E’265℃和E’100℃分别表示通过下述方法得到的固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)在265℃和100℃下的储能模量(Pa)。)

(固化物的制作方法)

将树脂成型物在150℃下加热4分钟而进行成型,然后在150℃下加热3小时,从而得到固化物。

上述光半导体密封用树脂成型物优选:在通过所述方法将其制成固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)时的玻璃化转变温度为130℃以上,并且满足下述关系式(2)。

Y<160000X-14500000 (2)

(式中,X表示所述固化物的玻璃化转变温度(℃),Y表示所述固化物在265℃下的储能模量(Pa)。)

上述光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(3)和(4)。

Y<6300000(130≤X<150) (3)

Y<160000X-17000000(150≤X≤190) (4)

(各式中,X表示通过所述方法得到的固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)的玻璃化转变温度(℃),Y表示所述固化物在265℃下的储能模量(Pa)。)

上述光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(5)。

0.70<R450nm<1.00 (5)

(式中,R450nm表示对通过所述方法得到的固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)在265℃下实施3次回流焊时的、实施前后的波长450nm下的线性透射率之比(实施后/实施前)。)

上述光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(6)和(7)。

0.80<R400nm/R450nm<1.00 (6)

0.10<R300nm/R450nm<0.50 (7)

(各式中,R300nm、R400nm和R450nm分别表示对通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)在265℃下实施3次回流焊时的、实施前后的波长300nm、400nm和450nm下的线性透射率之比(实施后/实施前)。)

上述光半导体密封用树脂成型物优选:通过所述方法将其制成固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)时的波长450nm下的线性透射率为70%以上。

上述光半导体密封用树脂成型物优选包含热固化性树脂、固化剂、热固化性树脂与固化剂的反应产物以及固化促进剂。

上述光半导体密封用树脂成型物优选还包含多元醇以及多元醇与固化剂的反应产物。

上述光半导体密封用树脂成型物优选包含选自由具有由下式(I)表示的结构单元(I)的化合物、具有由下式(II)表示的结构单元(II)的化合物和具有由下式(III)表示的结构单元(III)的化合物构成的组中的至少一种化合物。

式(I):

(式中,A1表示含有2个以上环结构的有机基团;R1a表示含有环氧树脂残基的部位;R1b表示氢原子或与R1a键合的键。)

式(II):

(式中,A2表示有机基团;R2a表示含有具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂残基的部位;R2b表示氢原子或与R2a键合的键。)

式(III):

(式中,A3表示有机基团;R3a表示具有非芳香族环的有机基团。)

本发明还涉及一种光半导体密封材料,其中,所述光半导体密封材料通过将上述光半导体密封用树脂成型物进行成型而得到。

本发明还涉及一种光半导体装置,其中,所述光半导体装置具有光半导体元件和密封该光半导体元件的上述光半导体密封材料。

发明效果

根据本发明的光半导体密封用树脂成型物,能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料,因此即使在高温的环境下使用或者在回流焊工序中,光半导体密封材料也不易产生裂纹、剥离、变色等,从而能够减少由这些引起的对光半导体元件的损伤。

附图说明

图1为示出在实施例和比较例中使用的评价封装件的示意图。

具体实施方式

以下,对本发明具体地进行说明。

本发明的光半导体密封用树脂成型物满足下述关系式(1)。

0.0005≤E’265℃/E’100℃≤0.0050 (1)

(式中,E’265℃和E’100℃分别表示通过下述方法得到的固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)在265℃和100℃下的储能模量(Pa)。)

(固化物的制作方法)

将树脂成型物在150℃下加热4分钟而进行成型,然后在150℃下加热3小时,从而得到固化物。

满足关系式(1)的树脂成型物能够得到玻璃化转变温度高并且在高温时弹性模量低的固化物,因此能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料。此外,能够得到耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性、耐冲击性也优异的光半导体密封材料。这样的光半导体密封材料即使在高温的环境下使用或者在回流焊工序中,也不易产生裂纹、剥离、变色等,因此能够减少由这些引起的对光半导体元件的损伤。

另外,上述树脂成型物在加热成型时不会变得过硬,因此可操作性、成型性和脱模性优异。

E’265℃/E’100℃为0.0050以下,优选为0.0030以下,更优选为0.0010以下,进一步优选为0.0008以下。

E’265℃/E’100℃小于0.0005或大于0.0050时,所得到的光半导体密封材料的耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性有可能下降。

E’265℃和E’100℃分别使用通过上述方法得到的固化物通过265℃和100℃下的动态粘弹性测定(模式:拉伸、扫描温度:0℃~270℃、频率:1Hz、升温速度:10℃/分钟)而求出。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选:通过上述方法制成固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)时的玻璃化转变温度(Tg)为130℃以上,并且满足下述关系式(2)。

Y<160000X-14500000(2)

(式中,X表示上述固化物的玻璃化转变温度(℃),Y表示上述固化物在265℃下的储能模量(Pa)。)

当将这样的树脂成型物固化时,能够得到玻璃化转变温度高并且在高温时弹性模量低的固化物,因此能够得到耐热性、耐温度循环性、耐回流焊性、耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性和耐冲击性更优异的光半导体密封材料。

上述玻璃化转变温度优选为130℃以上,更优选为140℃以上,进一步优选为145℃以上,特别优选为155℃以上。另外,玻璃化转变温度优选为200℃以下,更优选为190℃以下,进一步优选为180℃以下。

固化物的玻璃化转变温度在上述范围内时,能够得到耐热性、耐温度循环性、耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性和冲击吸收性更优异的光半导体密封材料。

上述玻璃化转变温度通过如下方式求出:使用通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)实施动态粘弹性测定(模式:拉伸、扫描温度:0℃~270℃、频率:1Hz、升温速度:10℃/分钟),从而得到储能模量E’和损耗模量E”,由储能模量E’和损耗模量E”求出tanδ(=E”/E’)的曲线,按tanδ的峰顶温度求出玻璃化转变温度。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(3)和(4),更优选满足下述关系式(3’)和(4’)。

Y<6300000(130≤X<150) (3)

Y<160000X-17000000(150≤X≤190) (4)

Y<1400000(130≤X<150) (3’)

Y<160000X-22000000(150≤X≤190) (4’)

(各式中,X表示通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)的玻璃化转变温度(℃),Y表示上述固化物在265℃下的储能模量(Pa)。)

由此,能够得到耐热性、耐温度循环性、耐回流焊性、耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性和耐冲击性更优异的光半导体密封材料。

本发明的光半导体密封用树脂成型物通过上述方法制成固化物(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)时的265℃下的储能模量(E’265℃)优选为1.5×107Pa以下,更优选为1.0×107Pa以下。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(5)。

0.70<R450nm<1.00 (5)

(式中,R450nm表示对通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)在265℃下实施3次回流焊时的、实施前后的波长450nm下的线性透射率之比(实施后/实施前)。)

R450nm更优选为0.80以上,另外,R450nm更优选为0.95以下。

当R450nm在上述范围内时,能够抑制实施回流焊后的固化物的特定波长下的透射率降低,因此能够得到耐回流焊性和耐黄变性更优异的光半导体密封材料。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(5’)。

0.60<R400nm<0.90 (5’)

(式中,R400nm表示对通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)在265℃下实施3次回流焊时的、实施前后的波长400nm下的线性透射率之比(实施后/实施前)。)

R400nm更优选为0.70以上,另外,R400nm更优选为0.85以下。

当R400nm在上述范围内时,能够抑制实施回流焊后的固化物的特定波长下的透射率降低,因此能够得到耐回流焊性和耐黄变性更优异的光半导体密封材料。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(5”)。

0.10<R300nm<0.50 (5”)

(式中,R300nm表示对通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)在265℃下实施3次回流焊时的、实施前后的波长300nm下的线性透射率之比(实施后/实施前)。)

R300nm更优选为0.15以上,另外,R300nm更优选为0.40以下。

当R300nm在上述范围内时,能够抑制实施回流焊后的固化物的特定波长下的透射率降低,因此能够得到耐回流焊性和耐黄变性更优异的光半导体密封材料。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选满足下述关系式(6)和(7)。

0.80<R400nm/R450nm<1.00 (6)

0.10<R300nm/R450nm<0.50 (7)

(各式中,R300nm、R400nm和R450nm分别表示对通过上述方法得到的固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)在265℃下实施3次焊料回流的情况下的、实施前后的波长300nm、400nm和450nm下的线性透射率之比(实施后/实施前)。)

R400nm/R450nm更优选为0.95以下。

R300nm/R450nm更优选为0.20以上,另外,R300nm/R450nm更优选为0.40以下。

当R400nm/R450nm和R300nm/R450nm在上述范围内时,能够抑制实施回流焊后的固化物的特定波长下的透射率降低,因此能够得到耐回流焊性和耐黄变性更优异的光半导体密封材料。

各波长下的线性透射率通过利用上述方法制作固化物并在实施回流焊前和实施回流焊后使用分光光度计测定上述固化物的透射光谱而求出。

上述回流焊使用上述固化物并使用回流焊炉每次在峰顶265℃、10秒的条件下进行。

本发明的光半导体密封用树脂成型物通过上述方法制成固化物(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)时的波长450nm下的线性透射率优选为70%以上,更优选为90%以上,进一步优选为95%以上。

由此,能够得到光的透射性(透明性)优异的光半导体密封材料。

上述线性透射率通过使用分光光度计测定上述固化物的波长450nm下的透射光谱而求出。

作为本发明的光半导体密封用树脂成型物,可以列举:小片(タブレット)、薄片(シート)等。

在光半导体密封用树脂成型物为小片的情况下,其体积没有特别限制,优选为1cm3~100cm3,更优选为10cm3~100cm3

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选包含热固化性树脂与固化剂的反应产物。另外,还优选包含热固化性树脂、固化剂、热固化性树脂与固化剂的反应产物以及固化促进剂。除了上述以外,还优选包含多元醇以及多元醇与固化剂的反应产物。本发明的光半导体密封用树脂成型物可以是所谓的B阶(半固化)状态。

作为热固化性树脂,优选环氧树脂。作为环氧树脂,优选着色少的环氧树脂。

作为上述环氧树脂,优选具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂,这是因为能够容易得到满足上述各关系式的树脂成型物。在此,2个以上环结构连续是指2个以上环结构直接相连,换言之,是指在1个环结构和相邻的环结构之间不存在不构成环的原子。优选在连续的2个以上环结构中1个环结构和相邻的环结构共用2个以上原子。

上述环结构优选为非芳香族环,更优选为非芳香族的碳环。上述环氧树脂可以是脂环式环氧树脂。

上述环结构可以具有不饱和键,但是优选不具有不饱和键。

上述环氧树脂优选具有包含桥接结构的烃基,更优选具有包含桥接结构的二环式或三环式的烃基,进一步优选具有在6元环上设置有桥接结构的二环式烃基。

上述具有桥接结构的烃基特别优选为由下式表示的基团:

(式中,R11表示氧原子或亚烷基。R12~R17各自独立地表示氢原子或烷基)。

由此,能够更容易得到满足上述各关系式的树脂成型物。

在上式中,R11表示氧原子或亚烷基。上述亚烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3,进一步优选为1~2,特别优选为1。

R11优选为亚烷基。

在上式中,R12~R17各自独立地表示氢原子或烷基。作为R12~R17的上述烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3,进一步优选为1~2。

R12~R17优选为氢原子。

作为上述环氧树脂,可以例示以下的物质,但并不限于这些物质。需要说明的是,在存在立体异构体的情况下,各立体异构体以及两种以上立体异构体的混合物也包含在例示中。

也可以使用除上述以外的环氧树脂。例如可以列举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、脂环式环氧树脂、异氰脲酸三缩水甘油酯、乙内酰脲环氧树脂等含杂环环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、脂肪族类环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂等。可以与上述具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂并用。

环氧树脂可以单独使用一种或者并用两种以上。

作为固化剂,优选固化时或固化后对树脂成型物的固化物着色少的酸酐。其中,优选由下式(a)表示的酸酐(a),这是因为能够容易得到满足上述各关系式的树脂成型物。

(式中,A1表示含有2个以上环结构的有机基团)。

式(a)中,A1为含有2个以上环结构的(多环式的)有机基团。上述有机基团是二价有机基团。

上述有机基团的碳原子数优选为5以上,更优选为6以上,进一步优选为7以上,另外,上述有机基团的碳原子数优选为20以下,更优选为15以下,进一步优选为10以下,特别优选为7以下。

作为上述有机基团,优选烃基,可以含有氧原子等杂原子、双键等不饱和键。

作为上述有机基团,优选具有桥接结构的烃基,更优选具有桥接结构的二环式烃基,进一步优选在6元环上设置有桥接结构的二环式烃基。

A1特别优选为由下式(A1)表示的基团:

(式中,R2表示氧原子或亚烷基。R3表示碳原子数为2以上的烃基。R4~R7各自独立地表示氢原子或烷基。)

由此,能够更容易得到满足上述各关系式的树脂成型物。

在式(A1)中,R2表示氧原子或亚烷基。上述亚烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3,进一步优选为1~2,特别优选为1。

R2优选为亚烷基。

在式(A1)中,R3表示碳原子数为2以上的烃基。上述烃基为二价烃基。上述烃基的碳原子数为2以上,更优选为2~5,进一步优选为2~4,特别优选为2。

作为R3的上述烃基优选为-CX1 2-CX2 2-(式中,X1和X2独立地为氢原子或烷基)或-CX1=CX2-(式中,X1和X2如上所述)。

作为X1和X2的上述烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3,进一步优选为1~2。

在存在多个X1或多个X2的情况下,这些多个X1或多个X2可以相同也可以不同。

X1和X2优选为氢原子。

在式(A1)中,R4~R7各自独立地表示氢原子或烷基。作为R4~R7的上述烷基的碳原子数优选为1~5,更优选为1~3,进一步优选为1~2。

R4和R5优选为氢原子或烷基,更优选为氢原子。

R6和R7优选为氢原子。

作为由式(A1)表示的基团,可以例示以下的基团,但并不限于这些基团。需要说明的是,在存在立体异构体的情况下,各立体异构体以及两种以上立体异构体的混合物也包含在例示中。

作为由式(A1)表示的基团,其中,优选以下基团。

也可以使用除上述以外的酸酐。例如可以列举:邻苯二甲酸酐、马来酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐等。可以与上述酸酐(a)并用。

固化剂可以单独使用一种或者并用两种以上。

固化剂的配合量没有特别限制,例如相对于100质量份的热固化性树脂,优选为20质量份~200质量份。固化剂的配合量小于20质量份时,固化速度变慢,固化剂的配合量大于200质量份时,存在对固化反应过量的固化剂,因此担心导致各种物性的降低。

在热固化性树脂为环氧树脂且固化剂为酸酐的情况下,酸酐基团的当量(A)与环氧基团的当量(E)的当量比(A/E)优选为0.5~1.5,更优选为0.8~1.2,最优选为0.9~1.0。当量比小于0.5或大于1.5时,反应性降低,并且有可能损害固化物的强度、耐热性。

在本发明的光半导体密封用树脂成型物包含固化剂的情况下,固化剂的一部分可以与热固化性树脂反应。

作为固化促进剂,可以列举:三乙醇胺、二甲基苄胺等叔胺;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑类;四苯基·四苯基硼酸盐、三苯基膦等有机磷化合物;1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯等二氮杂双环烯烃类化合物等。这些固化促进剂可以单独使用,也可以并用2种以上。

固化剂的配合量没有特别限制,相对于100质量份的热固化性树脂,例如可以从0.1质量份~5质量份的范围内适当选择,优选为0.5质量份~3质量份,更优选为1质量份~2质量份。固化促进剂的配合量过少时,固化速度变慢,生产率降低,另一方面,固化促进剂的配合量过多时,固化反应的速度快,反应状态的控制变得困难,担心产生反应的变动。

在本发明的光半导体密封用树脂成型物包含固化促进剂的情况下,固化促进剂的一部分可以与热固化性树脂和/或固化剂反应。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选还包含多元醇。由此,能够得到弹性模量更低的固化物,从而能够得到冲击吸收性和耐冲击性更优异的光半导体密封材料。

多元醇只要是具有2个以上羟基的化合物即可,但优选为二元醇(二醇)。

作为上述多元醇,从能够容易得到满足上述各关系式的树脂成型物的观点考虑,优选具有非芳香族环的多元醇。上述多元醇可以是脂环式多元醇。上述多元醇的碳原子数优选为3以上,更优选为5以上,进一步优选为6以上,另外,上述多元醇的碳原子数优选为30以下,更优选为20以下。

上述非芳香族环更优选为非芳香族的碳环。上述非芳香族环可以具有不饱和键,但优选不具有不饱和键。上述非芳香族环可以是单环式也可以是多环式。

上述非芳香族环可以是具有桥接结构的烃环。作为上述具有桥接结构的烃环,优选具有桥接结构的二环式或三环式的烃环,更优选具有桥接结构的三环式烃环。

作为上述非芳香族环,特别优选为环己烷环。

作为上述多元醇,可以例示以下的多元醇,但并不限于这些多元醇。需要说明的是,在存在立体异构体的情况下,各立体异构体以及两种以上立体异构体的混合物也包含在例示中。

也可以使用除上述以外的多元醇。例如可以列举:碳原子数优选为2~10、更优选为2~6、进一步优选为2~5的二元醇。作为上述二元醇,例如可以列举:乙二醇、丙二醇、新戊二醇、戊二醇、丁二醇等,其中,优选为新戊二醇。可以与上述具有非芳香族环的多元醇并用。

多元醇可以单独使用一种或者并用两种以上。

多元醇的配合量没有特别限制,相对于100质量份的热固化性树脂,例如可以从5质量份~200质量份的范围内选择。

在固化剂为酸酐的情况下,多元醇化合物的摩尔数(B)与酸酐的摩尔数(C)的摩尔比(B/C)优选为0.01~0.70,更优选为0.05~0.60,最优选为0.10~0.50。

多元醇的配合量过少时,有时所得到的固化物的弹性模量变得过高,另一方面,多元醇的配合量过多时,有时所得到的固化物的玻璃化转变温度和弹性模量变得过低。

在本发明的光半导体密封用树脂成型物包含多元醇的情况下,多元醇的一部分可以与热固化性树脂和/或固化剂反应。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选包含环氧树脂、酸酐、多元醇、环氧树脂与酸酐的反应产物、多元醇与酸酐的反应产物以及固化促进剂,并且满足下述(i)~(iii)中的至少一个。

(i)上述环氧树脂为具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂。

(ii)上述酸酐为由上式(a)表示的酸酐(a)。

(iii)上述多元醇为具有非芳香族环的多元醇。

这样的树脂成型物能够得到玻璃化转变温度高并且在高温时弹性模量低的固化物,因此能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料。此外,能够得到耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性、耐冲击性也优异的光半导体密封材料。

一般来说,当玻璃化转变温度升高时,弹性模量也趋于升高,但是通过满足上述(i)~(iii)中的至少一个,能够得到如下的树脂成型物:所述树脂成型物能够得到玻璃化转变温度高并且与玻璃化转变温度相比高温侧的弹性模量低的固化物。其理由尚不明确,但是推测:对于环氧树脂与酸酐的反应产物或多元醇与酸酐的反应产物而言,由环氧树脂、酸酐或多元醇所具有的环结构产生的侧链间的位阻排斥力大,因此由于上述反应产物的主链的刚性增大而玻璃化转变温度升高,并且由于上述反应产物的自由体积增大而弹性模量降低。

本发明的光半导体密封用树脂成型物优选包含选自由具有由下式(I)表示的结构单元(I)的化合物、具有由下式(II)表示的结构单元(II)的化合物和具有由下式(III)表示的结构单元(III)的化合物构成的组中的至少一种化合物。

式(I):

(式中,A1表示含有2个以上环结构的有机基团。R1a表示含有环氧树脂残基的部位。R1b表示氢原子或与R1a键合的键。)

式(II):

(式中,A2表示有机基团。R2a表示含有具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂残基的部位。R2b表示氢原子或与R2a键合的键。)

式(III):

(式中,A3表示有机基团。R3a表示具有非芳香族环的有机基团。)

包含这样的化合物的树脂成型物能够得到玻璃化转变温度高并且在高温时弹性模量低的固化物,因此能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料。此外,能够得到耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性、耐冲击性也优异的光半导体密封材料。

具有结构单元(I)的化合物可以是环氧树脂与上述酸酐(a)的反应产物。用于形成结构单元(I)的环氧树脂可以是上述的具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂,也可以是除此之外的环氧树脂。

在式(I)中,A1表示含有2个以上环结构的有机基团。式(I)中的A1与上述式(a)中的A1相同。

在式(I)中,R1a表示含有环氧树脂残基的部位。在本说明书中,环氧树脂残基为从环氧树脂中除去至少1个环氧基(环氧乙烷环)而得到的结构。

R1a可以还含有一个以上未反应的环氧基,也可以还含有环氧基与其它化合物(固化剂、固化促进剂、其它添加剂等)反应而得到的结构。

在式(I)中,R1b表示氢原子或与R1a键合的键。在R1b为键的情况下,与R1a键合而形成环。

在具有结构单元(I)的化合物中,相邻的A1之间的主链中的原子数优选为6~17。上述原子数更优选为13以下,进一步优选为9以下。另外,上述原子数可以为10以上,也可以为14以上。

上述相邻的A1之间的主链中的原子数是指从一个A1到最近的另一个A1在沿着键的最短路径上存在的原子数。上述主链中的原子不包含构成A1的原子、羰基的氧原子、构成R1a和R1b的原子。

通过相邻的A1之间的主链中的原子数在上述范围内,上述化合物的主链的刚性和自由体积进一步增大,因此能够得到玻璃化转变温度更高并且在高温时弹性模量更低的固化物,并且能够得到耐热性、耐温度循环性、耐回流焊性、耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性和耐冲击性更优异的光半导体密封材料。

具有结构单元(II)的化合物可以是上述具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂与酸酐的反应产物。用于形成结构单元(II)的酸酐可以是上述酸酐(a),也可以是除此之外的酸酐。

在式(II)中,A2表示有机基团。上述有机基团是二价有机基团。

上述有机基团的碳原子数优选为2以上,更优选为6以上,另外,上述有机基团的碳原子数优选为20以下,更优选为15以下,进一步优选为10以下。

作为上述有机基团,优选烃基,可以含有氧原子等杂原子、双键等不饱和键。

上述有机基团可以具有环结构,优选具有环结构。

在式(II)中,R2a表示含有具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂残基的部位。具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂如上所述。

R2a可以还含有1个以上未反应的环氧基,也可以还含有环氧基与其它化合物(固化剂、固化促进剂、其它添加剂等)反应而得到的结构。

在式(II)中,R2b表示氢原子或与R2a键合的键。在R2b为键的情况下,与R2a键合而形成环。R2b优选为与R2a键合的键。

具有结构单元(III)的化合物可以是具有非芳香族环的多元醇与酸酐的反应产物。用于形成结构单元(III)的酸酐可以是上述酸酐(a),也可以是除此之外的酸酐。

在式(III)中,A3表示有机基团。作为A3的有机基团,可以列举与上述的作为A2的有机基团同样的基团。

在式(III)中,R3a表示具有非芳香族环的有机基团。上述有机基团是二价有机基团。上述有机基团的碳原子数优选为3以上,更优选为5以上,进一步优选为6以上,另外,上述有机基团的碳原子数优选为30以下,更优选为20以下。

作为上述有机基团,优选烃基,可以含有氧原子等杂原子、双键等不饱和键。

作为上述有机基团所具有的非芳香族环,可以列举与上述的具有非芳香族环的多元醇中的非芳香族环同样的非芳香族环。

R3a可以是从上述的具有非芳香族环的多元醇中除去2个羟基而得到的基团。

在本发明的光半导体密封用树脂成型物包含具有结构单元(III)的化合物的情况下,优选还包含具有由下式(IV)表示的结构单元(IV)的化合物。

式(IV):

(式中,A3如上所述。R4a表示含有环氧树脂残基的部位。R4b表示氢原子或与R4a键合的键。)

具有结构单元(IV)的化合物可以是环氧树脂与酸酐的反应产物。用于形成结构单元(IV)的环氧树脂可以是上述具有连续的2个以上环结构(其中,不包括环氧乙烷环)的环氧树脂,也可以是除此之外的环氧树脂。另外,用于形成结构单元(IV)的酸酐可以是上述酸酐(a),也可以是除此之外的酸酐。

在式(IV)中,R4a表示含有环氧树脂残基的部位。R4a可以还含有1个以上未反应的环氧基,也可以还含有环氧基与其它化合物(固化剂、固化促进剂、其它添加剂等)反应而得到的结构。

在式(IV)中,R4b表示氢原子或与R4a键合的键。在R4b为键的情况下,与R4a键合而形成环。

在本发明的光半导体密封用树脂成型物中,除了上述各成分以外,可以根据需要使用防着色剂、润滑剂、改性剂、防劣化剂、脱模剂、使光波长变化的荧光体、使光扩散的无机/有机填料等添加剂。需要说明的是,只要是不损害光的透射的程度,则可以配合二氧化硅粉末等填充剂。

作为防着色剂,可以列举:酚类化合物、胺类化合物、有机含硫化合物、膦类化合物等。

作为润滑剂,可以列举:硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙等蜡;滑石等。需要说明的是,在配合上述润滑剂的情况下,其配合量根据成型条件而适当设定,例如优选设定为树脂成型物整体的0.1质量%~0.4质量%。

作为使光波长变化的荧光体、使光扩散的无机/有机填料,可以列举:石英玻璃粉末、滑石、熔融二氧化硅粉末和结晶性二氧化硅粉末等二氧化硅粉末;氧化铝;氮化硅;氮化铝;碳化硅等。需要说明的是,在配合荧光体、无机/有机填料的情况下,其配合量根据成型条件而适当设定。具体而言,在荧光体的情况下,荧光体的配合量可以从树脂成型物整体的1质量%~60质量%的范围内适当设定。另一方面,在使光扩散的填料(有机/无机)的情况下,使光扩散的填料的配合量可以从树脂成型物整体的0.5质量%~25质量%的范围内适当设定。

本发明的光半导体密封用树脂成型物用于光接收元件等光半导体元件的树脂密封,因此从光学观点考虑,优选透明的成型物。在此,“透明”是指上述成型物的固化物的400nm下的透射率为90%以上。需要说明的是,在含有上述的使光波长变化的荧光体、使光扩散的无机/有机填料等添加物的情况下的透射率是指除去添加物后的树脂部分的透射率。

本发明的光半导体密封用树脂成型物例如可以通过包含以下工序的制造方法适当地制造:

将热固化性树脂、固化剂和固化促进剂、根据需要的多元醇进行混炼,从而得到固化性树脂组合物的工序;

对该固化性树脂组合物进行热处理的工序;

对该固化性树脂组合物进行造粒,从而得到粒状固化性树脂组合物的工序;和

将该粒状固化性树脂组合物成型的工序。

进行混炼的方法没有特别限制,例如可以列举使用挤出机的方法等。混炼温度也没有特别限制,可以根据热固化性树脂的特性而适当改变。

通过混炼而得到的固化性树脂组合物的形状没有特别限制,可以列举:膜状、薄片状、粒状、块状等。

对通过混炼而得到的固化性树脂组合物进行热处理而得到B阶状(半固化状)的光半导体密封用树脂组合物。热处理温度和热处理时间没有特别限制,可以根据热固性树脂的特性而适当改变。

对热处理后的树脂组合物进行造粒,从而得到粒状固化性树脂组合物。在造粒前,也可以使用球磨机、涡轮研磨机等进行粉碎。造粒方法没有特别限制,可以列举使用干式压缩造粒机的方法等。通过进行造粒而得到的粒状物的平均粒径没有特别限制,优选为1μm~5000μm,更优选为100μm~2000μm。当平均粒径大于5000μm时,压缩率趋于降低。

将所得到的粒状固化性树脂组合物成型,从而得到成型物。作为成型物,可以列举:小片、薄片,作为成型方法,可以列举:获得小片的压片成型、获得薄片的挤出成型等。所得到的成型物如前所述满足特定的关系式,因此能够得到玻璃化转变温度高并且弹性模量低的固化物,并且能够得到耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异的光半导体密封材料。

在成型物为小片的情况下,在压片成型出小片时的条件可以根据粒状固化性树脂组合物的组成、平均粒径、粒度分布等而适当调节,通常该压片成型时的压缩率优选设定为90%~96%。即,这是因为,当压缩率的值小于90%时,有可能小片的密度降低,从而容易破裂,相反,当压缩率的值大于96%时,有可能在压片时产生裂纹,在脱模时产生缺损或折断。

本发明的光半导体密封用树脂成型物可以通过传递模成型等成型方法将光半导体元件密封。将本发明的光半导体密封用树脂成型物成型而得到的光半导体密封材料也是本发明之一。本发明的光半导体封装材料由本发明的树脂成型物得到,因此耐热性、耐温度循环性和耐回流焊性优异。此外,耐黄变性、对温度变化的尺寸稳定性、冲击吸收性、耐冲击性也优异。因此,即使由于在高温的环境下使用或回流焊工序,裂纹、剥离也少,能够减少对被密封的光半导体元件的损伤。

在本说明书中,光半导体密封材料是以覆盖构成光半导体装置的光半导体元件的方式形成并将该元件密封的构件。

具有光半导体元件和密封该光半导体元件的本发明的光半导体密封材料的光半导体装置也是本发明之一。由于本发明的光半导体装置具有本发明的光半导体密封材料,因此即使在高温的环境下工作的情况下,密封材料的裂纹、剥离也少,对光半导体元件的损伤少。

本发明的光半导体密封用树脂成型物特别适合用于经常在高温的环境下使用并且经常被供给至回流焊工序的车载用光半导体的密封。

[实施例]

接下来,列举实施例对本发明更详细地进行说明,但是本发明不仅限于这些实施例。

所使用的材料如下所示。

环氧树脂A:异氰脲酸三缩水甘油酯(日产化学公司制造的TEPIC-S、环氧当量100)

环氧树脂B:双酚A型环氧树脂(三菱化学公司制造的JER-1002W、环氧当量650)

环氧树脂C:由下式表示的环氧树脂(JXTG公司制造的DE-102、环氧当量111)

环氧树脂D:由下式表示的环氧树脂(JXTG公司制造的DE-103、环氧当量174)

酸酐A:由下式表示的双环[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸酐和5-甲基双环[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸酐的混合物(新日本理化公司制造的RIKACID HNA-100、酸酐当量179)

酸酐B:由下式表示的顺式-5-降冰片烯-外型-2,3-二甲酸酐

酸酐C:六氢邻苯二甲酸酐(新日本理化公司制造的RIKACID HH)

二元醇添加剂A:新戊二醇(三菱瓦斯化学公司制造)

二元醇添加剂B:氢化双酚A(新日本理化公司制造的RIKABINOL HB)

固化促进剂:2-乙基-4-甲基咪唑

实施例1~16和比较例1~2

将表1和表2中示出的各成分以该表中所示的比例在50℃~140℃下熔融混合,然后进行冷却,从而得到了环氧树脂组合物。在40℃~80℃下对所得到的环氧树脂组合物进行反应度调节,并对其进行粉碎、压片成型,由此制作了光半导体密封用树脂小片。

使用在各实施例和比较例中制作的小片,利用以下所示的方法测定各种物性,并且评价耐回流焊性和热硬度。将结果示于表1和表2中。

<试验片(固化物)的制作>

使用以上述方式制作的小片并使用专用模具进行成型(固化条件:在150℃下加热4分钟),由此制作了与测定方法对应的尺寸的试验片用固化物。通过将该试验片用固化物在150℃下加热3小时而使固化完全结束,从而得到了试验片。

<储能模量E’>

使用上述制作的试验片(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm),利用RHEOMETRICSCIENTIFIC公司制造的RSA-II在拉伸模式、频率1Hz、扫描温度0℃~270℃、升温速度10℃/分钟的测定条件下得到上述试验片的储能模量E’,并导出在测定温度265℃和100℃下上述固化物的储能模量。

<玻璃化转变温度(Tg)>

利用RHEOMETRIC SCIENTIFIC公司制造的RSA-II在拉伸模式、频率1Hz、扫描温度0℃~270℃、升温速度10℃/分钟的测定条件下得到上述制作的试验片(尺寸:宽度5mm×长度35mm×厚度1mm)的储能模量E’和损耗模量E”,由储能模量E’和损耗模量E”求出tanδ(=E”/E’)的曲线,按tanδ的峰顶温度求出玻璃化转变温度(Tg)。

<线性透射率>

首先,在石英池中装满富士胶片和光纯药公司制造的液体石蜡,使用日本分光公司制造的分光光度计V-670测定基线。然后,将下述的实施回流焊前和实施回流焊后的上述制作的试验片(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度1mm)浸渍在石英池中的液体石蜡中,并测定各波长(波长300nm、波长400nm、波长450nm)下的光透射率。

<回流焊>

使上述试验片通过回流焊炉(峰顶265℃×10秒)3次。

<评价封装件的制作>

如图1所示,以覆盖平井精密工业公司制造的可靠性评价框架(Ag)的端部的方式,使用上述制作的小片成型为尺寸:宽度5mm×长度6mm×厚度2mm(固化条件:在150℃下加热4分钟)。通过将其在150℃下加热3小时而使固化完全结束,从而得到了评价封装件。对于各实施例和比较例,制作了20个上述封装件。

<耐回流焊性>

使上述封装件通过回流焊炉(峰顶265℃×10秒)3次。接着,将封装件浸渍在太阳物产公司制造的红色油墨中,进行10分钟的减压,然后取出封装件,目视观察油墨的浸入,将浸入了油墨的封装件判定为剥离不良。对20个封装件中剥离不良的封装件的个数进行计数,按照以下标准评价耐回流焊性。

〇:0个~5个

×:6个以上

<温度循环试验(TCT)>

将上述封装件分别暴露在高温(130℃)和低温(-40℃)下15分钟。各温度的恢复在5分钟以内完成。将此作为一个循环,对上述封装件进行1000次循环的温度循环试验。然后取出封装件,观察有无裂纹,对20个封装件中产生了裂纹的封装件的个数进行计数,按照以下标准进行评价。

〇:0个~5个

×:6个以上

<热硬度>

对于上述制作的试验片(尺寸:宽度50mm×长度50mm×厚度3mm),在200℃下利用肖氏A硬度计测定热硬度,按照以下标准进行评价。

○:热硬度小于70

×:热硬度为70以上

产业实用性

本发明涉及用于光半导体元件的密封的光半导体密封用树脂成型物、光半导体密封材料和光半导体装置,本发明能够用于光半导体装置的制造。

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