CN101608052A

CN101608052A - Led用导电性模片结合剂

Info

Publication number: CN101608052A
Application number: CN 200810130214
Authority: CN
Inventors: 水村宜司
Original assignee: Namics Corp
Current assignee: Namics Corp
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP5335291B2; JP2009021580A; TW200908392A; TWI447939B; CN101608052B

Abstract

本发明的目的在于，提供能够提供连接可靠性和光稳定性(稳定的反射率)出色的LED的LED用导电性模片结合剂。该LED用导电性模片结合剂含有：(A)每一分子内平均含有0.5个以上的羟基的脂环式环氧树脂、(B)非芳香族聚异氰酸酯的封端化物、以及(C)导电性填料。

Description

LED用导电性模片结合剂

技术领域

本发明涉及一种将发光二极管(LED)芯片粘接在基板等上的LED用导电性模片结合剂(die bonding agent)，还涉及使用其得到的LED。

背景技术

LED具有长寿命、低耗电、低发热、高速应答性、耐冲击性、耐环境性、小型等特征，可以在液晶显示器的背光灯、信号机、照明灯、显示装置等多个领域中使用。在LED的制造方法中，通常采用利用模片结合剂将LED芯片固定在插入机构、引线框、基板等上的手法。

从能够体现高弹性率和高粘接力的观点出发，该模片结合剂通常使用环氧树脂。但是，在使用通用的双酚A型环氧树脂或苯酚酚醛清漆型环氧树脂等的情况下，LED发出的400～500nm的光被环氧树脂吸收，发生变色，所以存在光稳定性，以及造成LED的长时间亮灯的亮度劣化的问题。

为了解决这样的问题，提出了使用氢化型的环氧树脂，但当氢化型的环氧树脂使用通常的甲基六氢化邻苯二甲酸酐等酸酐系固化剂作为固化剂时(参照专利文献1)，适用期限缩短，在作业性方面存在问题，另外光稳定性的改善效果也是当前之一。另外，还尝试使用有机硅树脂(参照专利文献2)，但粘接强度减弱，难以确保电特性的可靠性。如此，从连接可靠性和光稳定性的角度出发，要求进一步改善LED用导电性模片结合剂是当前的现状。

专利文献1：日本特开2003-26763号公报

专利文献2：日本特开平7-25987号公报

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种能提供连接可靠性和光稳定性出色的LED的LED用导电性模片结合剂。

本发明人为了实现上述目的进行潜心研究，结果发现，利用具有特定组成的LED用导电性模片结合剂可以实现目的，由此完成了本发明。

即，本发明涉及含有(A)每一分子内平均含有0.5个以上的羟基的脂环式环氧树脂、(B)非芳香族聚异氰酸酯的封端化物、以及(C)导电性填料的LED用导电性模片结合剂，另外还涉及使用该模片结合剂制造的LED。

使用本发明的LED用导电性模片结合剂，将LED芯片固定在插入机构、引线框、基板等上，由此可以提供连接可靠性和光稳定性出色的LED。

本发明的LED用导电性模片结合剂，含有：

(A)每一分子内平均含有0.5个以上的羟基的脂环式环氧树脂、

(B)非芳香族聚异氰酸酯的封端化物、以及

(C)导电性填料。

(A)成分是脂环式环氧树脂，每一个分子内含有平均0.5个以上的羟基。当羟基的个数在该范围内时，可以得到优选的交联密度。羟基优选每一个分子内平均0.5～6个。其中，(A)成分可以单独使用，也可以并用2种以上。在使用多种脂环式环氧树脂的情况下，也可以包含不具有羟基的环氧树脂，但作为整体，每一分子内含有羟基平均0.5个以上，优选平均0.5～6个。

作为脂环式环氧树脂的例子，可以举出氢化双酚A型环氧树脂、氢化双酚F型环氧树脂、氢化联苯型环氧树脂、氢化苯酚酚醛清漆型环氧树脂、氢化甲酚醛型环氧树脂等氢化环氧树脂，3，4-环氧环己基甲基-3’，4’-环氧环己烷羧酸酯、1，2-环氧-乙烯基环己烯、双(3，4-环氧环己基甲基)己二酸酯、1-环氧乙基-3，4-环氧环己烷等将烯烃等环氧化得到的环氧树脂等。在使用不含有羟基的环氧树脂的情况下，与含有羟基的环氧树脂并用，如上所示，作为整体，每一个分子内含有羟基平均0.5个以上，优选平均0.5～6个。

作为(A)成分，优选用下述式表示的氢化型环氧树脂。其中，从储藏稳定性的观点出发，优选氢化双酚A型或氢化双酚F型的环氧树脂。

[化2]

(式中，X是-CH₂-、-C(CH₃)₂-或直接连接，m平均为0.5以上，优选为0.5～6。)

在本发明中，通过使用(B)成分的非芳香族聚异氰酸酯的封端化物作为固化剂，可以抑制固化后的模片结合剂的反射率降低，有助于光稳定性。另外，由于固化产生尿烷键，所以即便在高温下也可以维持强粘接强度，可以提高连接可靠性。

作为(B)成分，可以举出将六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族聚异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯等脂环式聚异氰酸酯用酚系化合物(例如苯酚、甲酚、乙基苯酚、丁基苯酚等)、内酰胺系化合物(例如ε-己内酰胺、σ-戊内酰胺、γ-丁内酰胺、β-丙内酰胺等)、肟系化合物(例如醛肟(甲醛肟、乙醛肟等)、酮肟(丙酮肟、甲基乙基酮肟、环己酮肟等)等)、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰丙酮等封端剂封端得到的化合物。封端剂从光稳定性的观点出发优选非芳香族化合物。其中，从光稳定性的观点出发，优选用肟系化合物或内酰胺系化合物将脂肪族二异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯等)进行了封端的封端化物。其中，(B)成分可以单独使用，还可以并用2种以上。

对(C)导电性填料没有特别限定，可以举出银、金、铜、镍、钯、锡以及它们的合金等金属微粉末或用金、银、钯涂敷的无机或有机填料。对它们的形状没有特别限定，但可以举出球状、鳞片状等，优选为鳞片状，作为平均粒径，可以举出5～15μm。其中，(C)成分可以单独使用，也可以并用2种以上。

在本发明中，相对于(A)、(B)以及(C)成分的总计100重量份，(A)成分优选为2～15重量份，更优选为3～13重量份；(B)成分优选为1～11重量份，更优选为2～8重量份；(C)成分优选为74～97重量份，更优选为79～95重量份。

本发明的模片结合剂从反应性的角度出发优选含有固化催化剂。作为固化催化剂，可以举出(D)铝螯合物。对(D)铝螯合物没有特别限定，例如可以举出有三个β-酮-烯醇阴离子在铝上配位得到的配位化合物。可以作为乙基乙酰乙酸根合·二异丙氧基铝、三乙基乙酰乙酸根合铝、烷基乙酰乙酸根合·二异丙氧基铝、双乙基乙酰乙酸根合·单乙酰丙酮合铝或三乙酰丙酮合铝或烷基乙酰乙酸铝二异丙氧基化物而获得。其中，从适用期限的观点出发，优选烷基(相当于下述式的R)为C₁₈H₃₇的乙酰乙酸烷基酯·二异丙氧基铝即(十八烷-9-烯基-乙酰乙酸根合-O1’，O3)二丙烷-2-醇合铝；

[化3]

其中(D)成分可以单独使用，还可以并用2种以上。

(D)成分相对于(A)、(B)以及(C)成分的总计100重量份优选为0.05～1.1重量份，更优选为0.1～0.7重量份。

进而，从粘接性的观点出发，优选本发明的模片结合剂中含有偶合剂。作为偶合剂，可以举出(E)硅烷偶合剂。对(E)硅烷偶合剂没有特别限制，可以优选使用乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等含有乙烯基的硅烷，2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等含有环氧基的硅烷，对苯乙烯基三甲氧基硅烷等含有苯乙烯基的硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等含有烷氧基的硅烷，3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等含有(甲基)丙烯酰基的硅烷，N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1，3-二甲基-亚丁基)丙胺、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基硅烷等含有氨基的硅烷等。其中，从耐光性的观点出发，优选不含芳香环的化合物，可以优选使用2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等含有环氧丙氧基的硅烷。其中，(E)成分可以单独使用，还可以并用2种以上。

(E)成分相对于(A)、(B)、(C)成分的总计100重量份优选为0.1～11重量份，更优选0.5～9.5重量份。

本发明除了上述成分以外，在不损害本发明的效果的范围内，还可以含有粘度调节剂、消泡剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、溶剂等作为任意成分。

本发明的LED用导电性模片结合剂可以通过混合(A)～(C)成分、以及根据需要的以(D)、(E)成分为代表的任意成分来制备。

将本发明的LED用导电性模片结合剂涂布在插入机构、引线框、基板等上，在涂布部分配置LED芯片之后，在140～170℃下以1～3小时(例如150～170℃下以1～2小时)将模片结合剂加热固化，由此可以制作LED。LED芯片还可以使用蓝色LED芯片、白色LED芯片的任意种。

根据本发明，可以得到光稳定性出色的LED用导电性模片结合剂。光稳定性可以通过测定固化后的模片结合剂的反射率来评价，可以说反射率的变化小而稳定的物质具有出色的光稳定性。具体而言，在玻璃基板上涂布本发明的模片结合剂并使其厚度为150μm，在150℃下将其加热固化2小时，冷却至室温得到的涂膜的初始的450nm的反射率为Xa，使用蓝色HID灯(400W、8000lm、20000Lx)从50mm的距离在150℃下向该涂膜照射光1000小时后的涂膜的450nm的反射率为Xb，该Xa和Xb可以满足Xb/Xa≥0.75。其中，在本说明书中，反射率都是从玻璃基板的背面侧以入射角45度进行测定得到的值。

附图说明

图1是蓝色HID灯的波长。

图2是表示通过蓝色HID灯的光照射导致的反射率的变化的曲线图。

图3是电阻测定用样品的制作方法。

图4是表示在假定回流的条件下的电阻值变化的曲线图。

图5是表示在假定吸湿回流的条件下的电阻值变化的曲线图。

图6是剪切强度测定的模式图。

图7是表示室温以及高温下的剪切强度的值的曲线图。

图8是表示通过蓝色HID灯的光照射导致的剪切强度的变化的曲线图。

图9是表示粘度变化的曲线图。

具体实施方式

实施例

关于本发明，利用实施例进行说明，但本发明并不限于它们。其中，在以下的实施例中，份、％如果没有事先说明就表示重量份、重量％。

以表1所示的配合对各成分进行混合，制备实施例和比较例的各LED用导电性模片结合剂。

关于实施例和比较例的各剂，进行下述的试验。

(1)反射率

在玻璃基板上涂布各剂并使其厚度为150μm，在150℃下加热固化2小时，准备反射率测定样品。关于该样品，利用日本电色工业(株)公司制色差计NF999设备从玻璃基板的背面以入射角45度测定反射率。然后，使用蓝色HID灯(400W、8000lm、约20000Lx、图1)从50mm的距离在约150℃下向样品照射光50、100、400、1000小时，然后与上述一样测定照射后的反射率。将结果示于图2。

(2)接触电阻

在具备Cu/Ni/Au电极的FR4基板上(图3-A)以0.5mm的四方形涂布各剂并使其厚度为70μm(图3-B)，在涂布部分之上按压对铁-镍合金(铁∶镍＝58∶42)实施了镀银后的板，并使各剂的厚度为50μm(图3-C)。接着，在150℃下加热固化2小时，涂布密封剂(双酚F型环氧树脂、脂环式环氧树脂、甲基纳迪克酸酐以及固化促进剂的混合物。以重量比计为17.5∶32.0∶50.0∶0.5)，在180℃下加热2小时，冷却至室温，准备了电阻值测定用样品(图3-D)。将该样品的电极与探针连接，流过10mA的电流，测定电阻值。然后假定回流，将上述样品置于300℃的加热板上15秒钟，然后冷却至室温，与上述一样，测定电阻值。对于4个样品，该操作反复进行3次。结果示于图4。

与该试验不同，根据JEDEC的Level 3试验，假定吸湿回流，在30℃、相对湿度70％下放置电阻值测定用样品168小时，然后通过260℃的回流，再冷却至室温，与上述一样测定电阻值。对于4个样品，该操作反复进行3次，结果示于图5。

(3)剪切强度

在已实施了镀银的镀铜FR4基板上以2mm的四方形涂布各剂并使其厚度为125μm，在涂布部分之上载置2mm方形的硅芯片，接着，在150℃下加热固化2小时，冷却至室温，准备了剪切强度测定用样品。对于该样品，在室温和300℃下从水平方向向硅芯片施加力，测定硅芯片被剥离时力(图6)。结果示于图7。

在玻璃基板上以1mm的四方形涂布各剂并使其厚度为50μm，在涂布部分之上载置1mm方形的硅芯片，接着，在150℃下加热固化2小时，冷却至室温，准备了剪切强度测定用样品。对于该样品，在室温下与上述一样测定剪切强度。然后使用蓝色HID灯(400W、8000lm、20000Lx、图1)从50mm的距离在约150℃下向样品照射光50、100、400、1000小时，然后测定照射后的剪切强度。将结果示于图8。

(4)适用期限

在25℃、相对湿度50％的条件下放置各剂，使用トキメック公司制E型粘度计(设备名TVE-22)，测定25℃、2.5rpm下的粘度。将结果示于图9。

如图2所示，实施例1～4以及使用了有机硅树脂的比较例2，即便被长时间的光照射，其反射率也不会变化，可知光稳定性出色。而且，实施例1的初始的450nm的反射率Xa为42.2％，1000小时的光照射后的反射率Xb为33.8％，Xb/Xa为0.8。实施例2的初始的450nm的反射率Xa为29.4％，1000小时的光照射后的反射率Xb为31.1％，Xb/Xa为1.05。实施例3的初始的450nm的反射率Xa为30.2％，1000小时的光照射后的反射率Xb为23.6％，Xb/Xa为0.78。实施例4的初始的450nm的反射率Xa为28.2％，1000小时的光照射后的反射率Xb为24.4％，Xb/Xa为0.87。另一方面，关于环氧树脂的羟基数在本发明的范围之外且使用了酸酐系固化剂的比较例1中，慢慢发生反射率劣化。在使用芳香族环氧树脂的比较例3以及4中，由于芳香环的影响，反射率的劣化从非常早的时间就开始发生，另外，短时间内就在其与玻璃基板之间发生剥离(已确认为白粉化现象)。没有使用封端异氰酸酯的比较例5出现了一些反射率劣化。

如图4所示，在假定回流的300℃和室温的温度循环中，实施例1～4、比较例3以及4显示稳定的低电阻值。在比较例1中，电阻值中稍微有偏差。另一方面，在使用了有机硅树脂的比较例2中，除了较大的偏差之外，还发现电阻值升高。这是因为在有机硅树脂中存在硅氧烷骨架，所以热变动变大，强度降低。另外，在没有使用封端异氰酸酯的比较例5中，除了较大的偏差之外，还发现电阻值升高。进而，如图5所示，在假定了吸湿回流的更严格的温度循环中，实施例1～4仍然显示出稳定的低电阻值。

如图7所示，与使用有机硅树脂的比较例2相比，均在室温下显示出良好的剪切强度。实施例1以及比较例3在高温下的剪切强度也比较高。进而，如图8所示，即便是通过蓝色HID灯进行光照射，实施例1～4的值也未发生变化，未见劣化。

如图9所示可知，比较例1以及2在24小时的粘度接近2倍，在使用了酸酐系固化剂的情况下，适用期限的稳定化比较困难。关于实施例1～4、比较例3以及4的粘度稳定，显示出足够的适用期限。特别是实施例1的粘度小，作业性也是出色的。

由这些结果可知，本发明的LED用导电性模片结合剂不仅光稳定性出色，而且剪切强度以及电阻值也是出色的，可以提供连接可靠性和光稳定性都出色的LED。特别是在高温下，在得到良好的剪切强度并抑制电阻值变化的方面来看是出色的。进而，适用期限性也出色，在作业方面也是便利的。

工业上的可利用性

本发明的LED用导电性模片结合剂可以提供连接可靠性和光稳定性都出色的LED，有助于LED的发展。

Claims

1.一种LED用导电性模片结合剂，其特征在于，含有：

(A)每一分子内平均含有0.5个以上的羟基的脂环式环氧树脂、

(B)非芳香族聚异氰酸酯的封端化物、以及

(C)导电性填料。

2.如权利要求1所述的模片结合剂，其特征在于，

(A)成分是用下述式表示的氢化型环氧树脂，

式中，X是-CH₂-、-C(CH₃)₂-或直接连接，m平均为0.5以上。

3.如权利要求1或者2所述的模片结合剂，其特征在于，

(B)成分是用肟系化合物或内酰胺系化合物将脂肪族二异氰酸酯封端了的封端化物。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的模片结合剂，其特征在于，

(C)成分是银粉末。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的模片结合剂，其特征在于，

相对于(A)、(B)以及(C)成分的总计100重量份，

(A)成分为2～15重量份，

(B)成分为1～11重量份，

(C)成分为74～97重量份。

6.如权利要求1～5中任意一项所述的模片结合剂，其特征在于，还含有(D)铝的螯合物。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的模片结合剂，其特征在于，还含有(E)硅烷偶合剂。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的模片结合剂，其特征在于，反射率Xa和反射率Xb满足Xb/Xa≥0.75，所述反射率Xa为通过将所述模片结合剂以150μm的厚度涂布在玻璃基板上，在150℃下使其加热固化2小时后再冷却至室温而得到的涂膜的初始的450nm的反射率，反射率Xb为使用400W、8000lm、20000Lx的蓝色HID灯，从50mm的距离在150℃下向所述涂膜照射光1000小时后的450nm的反射率。

9.一种LED，其特征在于，用权利要求1～8中任意一项所述的模片结合剂制得。