CN102329501A - 树脂组合物、用于发光半导体器件的反射器以及发光半导体元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了包含100重量份有机树脂和50到1000重量份无机填料的树脂组合物,其中10到100%的无机填料由稀土元素的氧化物组成。
Description
技术领域
本发明涉及最适合作为用于发光半导体器件的反射器而应用的树脂组合物。本发明还涉及反射器,其具有作为用于发光半导体器件的反射器的最佳反射率,其特别具有最大为500nm的波长,并且还涉及使用该反射器的发光半导体元件。
背景技术
用于与发光半导体器件例如发光二极管(LED)一起使用的树脂制造的反射器多年来广为已知。
通常用于发光二极管中的反射器由热塑性树脂例如PPA(聚邻苯二甲酰胺)和添加于其中的白色颜料如氧化钛来制造。实际上所有的发光二极管目前都使用这些材料成型的反射器。
另一方面,在照明领域还要求发光二极管具有更高的亮度和耐久性。因此将大量的工作用于通过使用更短波长的发光二极管来改善每单位能耗的亮度。
在这些情况下,对于改善反射器的在短波长的光反射率和更高耐久性具有来自市场的强烈要求。
作为用于发光半导体器件的反射器,迄今为止已广泛使用PPA树脂。最近,JP-A 2006-140207和JP-A 2007-297601中例举了热固性树脂成型的那些反射器,其每个均由环氧树脂、固化剂和填料组成并且具有80%或更高的在350到800nm的波长范围内的反射率和1到10W/K的导热率。
记载了将白色颜料例如氧化铝、氧化镁、氧化锑、氢氧化铝、硫酸钡、碳酸镁或碳酸钡用于保持上述波长范围内的80%或更高的反射率。为了用这种颜料保持350到800nm波长范围内的80%或更高的反射率,必须大量的添加这种颜料。此外,氧化铝以外的颜料涉及许多问题,例如高的吸湿性和水溶性,并且因此不适合用于高可靠性的反射器。
此外,在发射短波长强光的发光二极管用反射器中使用PPA树脂或环氧树脂会导致树脂因光而降解和褪色以及降低反射率的不便。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供能提供固化物的树脂组合物,该固化物可保持洁白、耐热性、耐湿性和耐光性,并且是均一的,不会经历显著黄变,在300到500nm、特别是400到500nm波长范围内具有80%或更高的反射率,固化时变形低,且对成型发光半导体器件用反射器有效。本发明的另一个目的在于提供使用该树脂组合物的发光半导体器件用反射器。本发明另外的目的在于提供使用该反射器的发光半导体元件。
本发明人积极进行研究以实现上述目的。其结果,已经发现使用稀土元素的氧化物作为无机填料用于发光半导体器件的反射器的成型是有效的并且得到的反射器并不经历光反射率和亮度的显著降低。
因此,本发明提供如下的树脂组合物、用于发光半导体器件的反射器以及发光半导体元件。
由此,本发明的一个方面提供树脂组合物,其包含100重量份有机树脂和50到1000重量份无机填料,其中10到100%的无机填料由稀土元素的氧化物组成。
该有机树脂可以优选为聚邻苯二甲酰胺、环氧树脂或有机硅树脂。优选地,5到100%重量的有机树脂可以由有机硅树脂组成。稀土元素可以优选选自钇、钕、铟、镧、铈、钐、铕、钆或镝。稀土元素的氧化物可以优选为具有0.5到60μm的平均颗粒尺寸的粉末形式。
该树脂组合物还可以包含选自硅、镁、钛、锌或铝的元素的氧化物作为稀土元素氧化物以外的无机填料。该树脂组合物优选可以用于发光半导体器件用反射器的成型。
本发明的另一方面还提供了用于发光半导体器件的反射器,其包含上述树脂组合物的固化物。
该反射器可以优选以平板的形式成形,以使该反射器可将其上装有发光半导体器件的晶片焊垫(die pad)和引线之间填满,通过该引线分别将发光半导体器件的电极和外部电极连接在一起。
作为可选方案,该反射器可以以内凹体的形式而成形为环状壁部件,以使该反射器可以设在引线或者晶片焊垫上,并使其中可容纳发光半导体器件,通过该引线分别将发光半导体器件的电极和外部电极连接在一起,该晶片焊垫上装有所述引线和所述发光半导体的电极。优选地,将该反射器成形以填满所述引线之间或者所述引线和与环状壁部件接续的晶片焊垫之间。
在本发明另外的方面中,还提供发光半导体元件,其包括发光半导体器件,分别连接发光半导体器件的电极和外部电极的引线,以及上述的反射器,其中该发光半导体器件用透明树脂密封。该透明树脂可以优选包含磷光体。该发光半导体器件可以优选具有不超过500nm的发射波长。
本发明的有益效果
根据本发明的树脂组合物的使用可提供用于发光半导体器件的反射器,并且还可提供发光半导体元件。这些反射器和发光半导体元件具有高的光反射率,并且不会经历显著的亮度降低。
附图说明
图1A和1B示出内凹反射器的一个实例,其中图1A为该实例沿着图1B的X-X线的截面图,且图1B为不具有发光半导体器件和金线的实例的平面图;
图2为显示平板反射器的截面图;
图3A和图3B示出离散型内凹反射器的一个实例,其中图3A为该实例的截面图,且图3B为该实例的平面图;
图4为表明点阵型内凹反射器的一个实例的透视图;以及
图5A和5B示出点阵型平板反射器的一个实例,其中图5A为不具有发光半导体器件和金线的实例的平面图,且图5B为沿着图5A的Y-Y线的实例的截面图。
具体实施方式
根据本发明的树脂组合物包含有机树脂和无机填料作为必要组分。
作为用于本发明的有机树脂,热塑性树脂和热固性树脂均可使用。作为热塑性树脂,多年来广泛使用的聚邻苯二甲酰胺(PPA)具有代表性。
热固性树脂的实例包括环氧树脂、有机硅树脂、有机硅树脂和有机树脂的混合树脂等。
作为环氧树脂,可以例举双酚环氧树脂、甲酚酚醛清漆环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂、联苯环氧树脂、芳烷基环氧树脂等。当使用这些环氧树脂时,优选使用酸酐、各种酚醛树脂、各种胺化合物等作为固化剂固化它们。
具体地,由于其优良的耐热性和耐光性,包含三嗪衍生的环氧树脂例如三缩水甘油基异氰脲酸酯作为环氧树脂、作为固化剂的酸酐和固化促进剂例如磷系固化促进剂的的热固性树脂组合物是特别优选的。
在酸酐的情形中,固化剂的比例可以优选每100重量份的环氧树脂在20到400重量份的范围内,在酚醛树脂的情形中,其在10到300重量份的范围内,且在胺化合物的情形中,其在5到200重量份的范围内。固化促进剂可以以每100重量份环氧树脂为0.1到5重量份的量使用。
作为有机硅树脂,可例举可缩合固化的或加成固化的热固性有机硅树脂。
可缩合固化的有机硅树脂可包括由下式(1)表示的有机硅树脂:
R1 aSi(OR2)b(OH)cO(4-a-b-c)/2 (1)
其中R1为相同或不同、具有1到20个碳原子的有机基团,R2为相同或不同、具有1到4个碳原子的有机基团,且a、b和c为满足0.8≤a≤1.5,0≤b≤0.3,0.001≤c≤0.5,且0.801≤a+b+c≤2的数。优选包含这样的有机硅树脂和缩合催化剂的可缩合固化的有机硅树脂组合物。
作为R1的有机基团的实例为具有1到20个碳原子的单价烃基,优选具有1到15个碳原子,更优选具有1到10个碳原子。可以例举烷基、烯基、芳基、芳烷基等。另一方面,作为R2的有机基团的实例为烷基、烯基、酰基等。
缩合催化剂的实例包括碱性化合物,例如三甲基苄基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、正己胺、三丁胺、二氮杂二环十一烯(DBU)以及双氰胺;包含金属的化合物,例如四异丙基钛酸盐、四丁基钛酸盐、乙酰丙酮合钛、三异丁氧基铝、三异丙氧基铝、四(乙酰丙酮)合锆、四丁酸锆、辛酸钴、乙酰丙酮合钴、乙酰丙酮合铁、乙酰丙酮合锡、辛酸二丁基锡、月桂酸二丁基锡、辛酸锌、苯甲酸锌、对叔丁基苯甲酸锌、月桂酸锌、硬脂酸锌、磷酸铝、三异丙氧基铝、三乙酰丙酮合铝以及单乙酰丙酮二(乙酸乙酯)合铝;以及有机钛螯合化合物,例如二异丙氧基-二(甲基乙酰乙酸)合钛和二异丙氧基-二(乙基乙酰乙酸)合钛。其中,优选辛酸锌、苯甲酸锌、对叔丁基苯甲酸锌、月桂酸锌、硬脂酸锌、磷酸铝、三异丙氧基铝和有机钛螯合化合物,且特别优选苯甲酸锌和有机钛螯合化合物。缩合催化剂可以以每100重量份有机硅树脂为0.01到10重量份、优选为0.1到6重量份的比例而添加。在这个范围内,树脂组合物具有良好的固化性,并且还具有良好的储存稳定性。
作为可加成固化的有机硅树脂,可以使用每个分子具有两个或更多个烯基例如乙烯基的有机聚硅氧烷和每个分子具有两个或更多个、优选三个或更多个S iH基团的有机氢聚硅氧烷的组合。可优选使用包含含有烯基的有机聚硅氧烷、有机氢聚硅氧烷和铂催化剂的可加成固化的有机硅树脂组合物。应指出的是,有机氢化聚硅氧烷的比例可以设定每100重量份的含烯基的有机聚硅氧烷为10到1000重量份,且铂催化剂的比例基于有机聚硅氧烷可以设定为1到500ppm。
作为混合树脂,优选三嗪衍生的环氧树脂例如三缩水甘油基异氰脲酸酯和有机硅树脂的组合。由于其优良的可固化性、耐热性和耐光性、以及良好的强度,优选包含三嗪衍生的环氧树脂、有机硅树脂和酸酐以及固化促进剂的热固性环氧-有机硅树脂组合物。作为有机硅树脂,优选使用上述式(1)的有机硅树脂。环氧树脂与有机硅树脂的比例可以优选在以重量计的10∶90到90∶10的范围。酸酐和固化促进剂是上述的那些并且可以上述的量使用。
为了获得良好的成型性并且提供具有良好物理性能的得到的固化物,优选的是,每个分子具有至少一个环氧基团的环氧树脂和/或有机硅树脂,并且使酸酐进行预反应以及使用得到的具有增加的聚合度的预反应产物。
特别对于其上安装有能够发出等于或小于500nm的光的高亮度、发光器件的反射器,优选使用有机硅树脂或有机硅树脂与环氧树脂的混合树脂。热塑性聚邻苯二甲酰胺或仅仅环氧树脂的使用会导致由发光时释放出的热和短波光引起的树脂降解和变色,由此可能导致光反射率和光提取效率的降低。
有机硅树脂在耐热性和耐光性上最好,因此优选它们。在有机硅树脂中,优选具有高甲基含量的那些。例如,适合使用其中R1是甲基的式(1)的有机硅树脂。
对于无机填料,它包括稀土元素的氧化物(在下文中可以称为“稀土元素氧化物”)作为必要组分。这里使用的术语“稀土元素”是18种元素的通称,其包括属于元素周期表第III族且原子序数在57到71范围内的15种镧系元素(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥),以及此外的同样的第III族的原子序数为21、39和49的元素,即钪、钇和铟。
在这些稀土元素氧化物中,优选钇、钕、铟、镧、铈、钐、铕、钆和镝的氧化物。
在本发明中,稀土元素氧化物通过将其掺混在树脂组合物中来使用,由此使其可以有效地反射等于或小于500nm的光。在这样的稀土元素氧化物中,氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化镝和氧化锢由于其可容易得到,因而是理想的。
对稀土元素氧化物的颗粒尺寸没有特别的限制。为了增加光反射率,需要将稀土元素氧化物均匀地分散在组合物中。同样考虑可成型性和可流动性,平均颗粒尺寸可以优选为0.5到60μm,更优选为0.5到50μm,另外更优选为0.5到5μm。为了以小的比例获得高反射率,稀土元素氧化物可以优选具有小的颗粒尺寸和大的比表面积。应当指明的是平均颗粒尺寸可通过激光衍射分析测定为颗粒尺寸分布测定中重均直径D50(或中值粒径)。
基于全部将要掺混和使用的无机填料,稀土元素氧化物的比例可以优选为10到100%重量,更优选为20到90%重量,还更优选为30到80%重量。对每100重量份的树脂组分,可以优选使用10到900重量份、特别优选为50到500重量份之多的稀土元素氧化物。小于10重量份的比例涉及不会获得足够反射率的潜在问题,而超过900重量份的的比例会导致起因于成型为反射器时粘度增加的成型不足和与引线框的粘合性降低。更优选的是,稀土元素氧化物的比例可以是50到400重量份。
除了稀土元素氧化物,还可以将上述稀土元素氧化物以外的无机填料掺混到树脂组合物中。在这种情况中,可以使用通常使用的无机填料作为该其他无机填料。其实例包括二氧化硅,例如熔融二氧化硅、熔融的球形二氧化硅和结晶二氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮化硼、玻璃纤维和三氧化锑。对于这样的另外的无机填料的平均颗粒尺寸或其形状没有特别的限制,但是其平均颗粒尺寸通常为4到40μm,且特别优选7到35μm。
其中,优选选自硅、镁、钛、锌或铝的元素的氧化物。特别地,从可成型性和可流动性的观点出发,熔融二氧化硅或熔融球形二氧化硅是适用的。
为了对得到的反射器提供提高的强度和韧性,可以掺混下文中将要描述的这样的材料。示例性的有玻璃纤维、硼硅酸盐玻璃、无定形纤维例如石棉、多晶纤维例如氧化铝纤维、单晶纤维例如钛酸钾、硅酸钙、硅酸盐玻璃和硼酸铝纤维,且此外还有硫酸镁、碳化硅、氮化硅等。它们可以同样地使用而不考虑它们的类型。
为了获得白色的反射器,可以单独使用上述白色稀土元素氧化物。在一些实例中,可以组合使用下述的白色颜料作为无机填料。
作为与白色稀土元素氧化物组合使用的白色颜料,优选二氧化钛。该二氧化钛的单元晶格可以是金红石类型、锐钛矿类型和板钛矿类型中的任意一种。优选地,可使用金红石类型。对于用作白色颜料的二氧化钛的平均颗粒尺寸或形状没有特别的限制。通常,平均颗粒尺寸可以在0.05到5.0μm的范围内。可以对该二氧化钛用Al或Si的氢氧化物进行表面处理以改善它与树脂和无机填料的相容性以及在其中的分散性。
作为白色颜料(白色着色剂),还可以单独或与二氧化钛组合使用钛酸钾、氧化锆、硫化锌、氧化锌或氧化镁。
为了提高树脂和无机填料之间的结合强度,可以用偶联剂例如硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂对无机填料进行表面处理。
优选的可使用的这样的偶联剂的实例包括环氧官能化的烷氧基硅烷,例如γ-缩水甘油氧基丙基三甲基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷和β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,氨基官能化的烷氧基硅烷,例如N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷以及巯基官能化的烷氧基硅烷,例如γ-巯基丙基三甲氧基硅烷。应指出的是对于在表面处理中使用的偶联剂的量或表面处理的方法没有特别的限制。
其他无机填料的比例是无机填料全部比例的余量,并且可以优选为全部无机填料的0到90%重量,更优选为10到80%重量,还更优选为20到70%重量。在这种情况中,优选包含全部无机填料的1到30%重量、更优选5到30%重量之多的作为白色颜料的二氧化钛,以及5到79%重量、更优选10到65%重量之多的熔融二氧化硅或熔融球形二氧化硅。
无机填料的比例可以优选相对每100重量份的有机树脂为50到1000重量份,更优选为100到900重量份,还更优选为200到850重量份。
过小的无机填料的比例会对得到的反射器提供降低的光反射率以至于在一些情况中发光半导体元件不能产生足够的亮度。另一方面,无机填料过大的比例会导致起因于树脂组合物增加的熔融粘度的可流动性降低,以至于成型反射器时引起不便例如成型不足。
在根据本发明的树脂组合物中,可以根据需要掺混各种添加剂。为了改善树脂的性能,例如在不会损害本发明的有益效果的程度可添加并掺混添加剂例如各种有机硅粉末、热塑性树脂、热塑性弹性体、有机合成橡胶以及内脱模剂例如脂肪酸酯、甘油酸酯、硬脂酸锌和硬脂酸钙等。
作为对于用根据本发明的树脂组合物成型反射器最普通的方法,可提及低压传递成型或模压塑法。根据本发明的树脂组合物的成型可以优选在130到185℃下进行30到180秒。后固化可以在150到185℃下进行1小时到8小时。
通过固化根据本发明的包含上述组分作为必要组分的热固性树脂组合物获得的固化物在360到800nm下的光反射率可以优选为80%或更高作为初始值。更优选在400nm的90%或更高的反射率。
根据本发明的树脂组合物可适合用于发光半导体器件用反射器的成型。在这种应用中,将树脂组合物成型并固化为适当的反射器的形式。
该反射器可是任何反射器,只要它可反射由半导体器件发出的光,并且取决于发光半导体元件的详情,可以选择性地来确定其形状。反射器的实例包括平板反射器和内凹反射器。成形平板反射器以使该反射器可以填满其上安装有发光半导体器件的晶片焊垫和引线之间的空间,通过该引线分别将发光半导体器件的电极和外部电极连接在一起。另一方面,将内凹形反射器成形为环状壁部件以使可将反射器设在引线或者晶片焊垫上并且使其中可容纳发光半导体器件,通过该引线分别将半导体器件的电极和外部电极连接在一起,该晶片焊垫上安装有引线和发光半导体器件的电极。在内凹反射器中,可以将该反射器成形以使其填满引线之间或者引线和与环状壁部件接续的晶片焊垫之间。
因此,本发明还提供了具有发光半导体器件、分别连接发光导体器件的电极与外部电极的引线以及用于发光半导体器件的由根据本发明的树脂组合物的固化物组成的反射器的发光半导体元件,且将该发光半导体器件用透明的树脂或含磷光体的透明树脂密封。
图1A和1B通过一个实例示出根据本发明的用于发光半导体器件的反射器和使用该反射器的发光半导体元件。在图中,其示出了反射器1、金属引线框2、发光半导体器件3、晶片粘结材料4、金线5和将发光半导体器件3密封的透明密封树脂6。金属引线框2具有晶片焊垫和引线。该发光半导体器件3安装在晶片焊垫上。引线将半导体器件的电极连接至外部电极。反射器1为内凹体的形式,其由一体成型在一起的环形壁部与部分组成。所述部分介入晶片焊垫和引线之间以填满晶片焊垫和引线之间的空间。该环形壁部将晶片焊垫和引线上的发光半导体器件3和金线5容纳于其中。
图2示出介入晶片焊垫和引线之间以便填满晶片焊垫和引线之间空间的平板反射器,其中同样的附图标记表示与图1中相同的部分。
当制造反射器时,它们可以分开成型。作为选择性方案,可以将100到300片之多的反射器在金属框上成型以将它们以点阵的形式设置。
图3A和3B示出了分开成型的反射器。将对它们的制造方法的一个实例进行具体描述。成型后,进行引线的切断和引线弯曲以便从引线框切下反射器。还参考图1A和1B,用粘结晶片的有机硅材料4(例如,商品名:“LPS632D”,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的产品)将发光半导体器件3定位在每个切下的反射器1上。然后例如在150℃进行一小时加热以将发光半导体器件牢固地固定在晶片焊垫上。之后,将发光半导体器件和引线的内部末端通过金线5进行电连接。此外,将透明的有机硅树脂(例如,商业名:“LPSVVV”,Shin-EtsuChemical Co.,Ltd.的产品),其中掺混有磷光体的有机硅树脂通过灌注流延到反射器的内凹中,并且接着进行例如在120℃一小时、之后在150℃两小时下的加热和固化,以将形成的发光半导体元件密封。
图4示出了上述以点阵的形式设在反射器基体10上的内凹形反射器,且图5A和5B示出了上述以点阵的形式设在反射器基体10上的平板形反射器。在图4和5A中,实线L表示用于反射器基体10的切割线。对如图5A和5B所示在其上具有以点阵的形式设置的反射器1的反射器基体10将在下文中描述。切割反射器基体10之前,用上述粘接晶片的有机硅材料将发光半导体器件定位在存在于各自反射器的内凹中的晶片焊垫上。接着,在150℃下进行加热一小时以牢固地固定发光半导体器件。之后,通过金线将发光半导体器件和引线的内部末端进行电连接。此外,通过罐装将透明的有机硅树脂6(例如,商品名,“LPS380”,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的产品)或具有磷光体掺混于其中的“LPS380”流延到反射器的内凹中,并且接着进行例如在120℃一小时、之后在150℃两小时的加热和固化,以将形成的发光半导体元件密封。通过密封方法例如传递成型或压模塑,用透明的有机硅树脂密封可同时以透镜形状形成得到的密封件。
之后,其上具有以点阵的形式设置的反射器1的反射器基体10通过切块、激光加工或水喷射机加工进行割以将反射器1分离为离散的片。
在上述实例中,通过金线将每个发光半导体器件和相应的引线的内部末端进行电连接。连接方法并不限于这种方法。每一种发光半导体器件和相应的引线的内部末端可以通过使用凸点(bump)例如Au凸点来连接。
根据本发明的反射器优选作为反射器,其用于短波长发光半导体器件,特别是用于具有发射波长优选最大为500nm、更优选为300到500nm、还更优选为400到500nm的发光半导体器件,或者用于蓝色或紫外LED。此外,根据本发明的反射器还可有效地用作用于半导体或电子器件的密封件,或者作为适合容纳集成太阳能电池的预成型封装(package)使用。
实施例
本发明于下文将具体地基于实施例和比较例进行描述。但是本发明并不限于以下实施例。
实施例和比较例中使用的材料如下所述。
有机硅树脂
合成例1
将甲基三氯硅烷(100重量份)和甲苯(200重量份)放置于1-L的烧瓶中。在冰冷却下,逐滴添加水(8重量份)和甲醇(60重量份)的混合溶液。在-5℃到0℃的内部温度用5到20小时进行逐滴添加。之后,将得到的混合物加热,并且接着在回流温度搅拌20分钟。然后使反应混合物冷却到室温,并且在30℃以下于30分钟内逐滴添加水(12重量份),随后搅拌20分钟。进一步逐滴添加水(25重量份)之后,在40到45℃进行搅拌60分钟。之后添加水(200重量份),并且将得到的有机层分离。洗涤有机层直到它变为中性。然后,对得到的有机溶液进行共沸脱水、过滤和真空汽提,由此获得作为无色透明固体(熔点:76℃,产率:36.0重量份)的由下式(2)表示的白色热固性有机硅树脂(A-1)。
(CH3)1.0Si(OCH3)0.06(OH)0.11O1.42 (2)
合成例2
将甲基三氯硅烷(50重量份)、苯基三氯硅烷(70.6重量份)和甲苯(200重量份)放置于1-L的烧瓶中。在冰冷却下,逐滴添加水(8重量份)和甲醇(60重量份)的混合溶液。在-5℃到0℃的内部温度用5到20小时进行逐滴添加。之后,将得到的混合物加热,并且接着在回流温度搅拌20分钟。然后使反应混合物冷却到室温,并且在30℃以下于30分钟内逐滴添加水(12重量份),随后搅拌20分钟。进一步逐滴添加水(25重量份)之后,在40到45℃下进行搅拌60分钟。之后添加水(200重量份),并且将得到的有机层分离。洗涤有机层直到它变为中性。然后,对得到的有机溶液进行共沸脱水、过滤和真空汽提,由此获得作为无色透明固体(熔点82℃,产率:45.0重量份)的由下式(3)表示的白色热固性有机硅树脂(A-2)。
(CH3)0.5(C6H5)0.55Si(OCH3)0.05(OH)0.13O1.41 (3)
环氧树脂
三嗪衍生物环氧树脂:三(2,3-环氧丙基)异氰脲酸酯(商品名:“TEPIC-S”,Nissan Chemical Industries,Ltd.的产品,环氧当量:100)
固化剂
酸酐:甲基六氢邻苯二甲酸酐(商品名:“RIKACID MH”,New Japan ChemicalCo.,Ltd.的产品)
合成例3
B-阶环氧树脂
将三(2,3-环氧丙基)异氰脲酸酯(商品名:“TEPIC-S”,Nissan ChemicalIndustries,Ltd.的产品,45重量份),甲基六氢邻苯二甲酸酐(商品名:“RIKACID MH”,New Japan Chemical Co.,Ltd.的产品,55重量份)和亚磷酸三苯酯(3重量份)放入反应容器中,并且接着在80℃反应10小时。反应后,将预聚物取出,并接着进行冷却以使B-阶环氧树脂(A-3)固化。
抗氧剂
磷系抗氧剂:亚磷酸三苯酯(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.的产品)
固化催化剂
用于环氧树脂的固化催化剂
磷系固化催化剂:甲基-三丁基鏻-二甲基磷酸酯(商品名:“PX-4MP”,Nippon Chemical Industrial Co.,Ltd.的产品)
用于有机硅树脂的固化催化剂:苯甲酸锌
无机填料
熔融球形二氧化硅(Tatsumori Ltd.的产品;平均颗粒尺寸:15μm)
球形氧化铝(Admatechs Company Limited的产品;平均颗粒尺寸:20μm)
二氧化钛,金红石型(商品名:“R-45M”,平均颗粒尺寸:0.28μm,SakaiChemical Industry Co.,Ltd.的产品)
稀土元素氧化物
氧化钇(A)(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.的产品;平均颗粒尺寸:10μm)
氧化钇(B)(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.的产品;平均颗粒尺寸:5μm)
氧化镧(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.的产品;平均颗粒尺寸:13μm)
氧化铈(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.的产品;平均颗粒尺寸:15μm)
氧化钆(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.的产品;平均颗粒尺寸:12μm)
其他添加剂
脱模剂:硬脂酸钙
硅烷偶联剂:3-巯基丙基三甲氧基硅烷(商品名:“KBM-803”,Shin-EtsuChemical Co.Ltd.的产品)
实施例1到8和比较例1到3
通过组合表1中所示的相应比例的各种组分、将它们混合为均匀的物质并且接着在热的双辊磨上捏合该物质,从而获得各白色环氧组合物。通过下述的测定方法对如上所述获得的组合物测定各种物理性能。结果也记载在表1中。
表1
对于这些组合物测定了以下各种特性。结果示于表2和3。
螺旋流动值
使用符合EMMI标准的模具,在175℃、6.9N/mm2和两分钟成型时间的条件下测定螺旋流动值。
凝胶时间
测定在175℃的热板上直到形成凝胶的时间。
熔融粘度
使用Koka流动测试仪和1mm直径的喷嘴,在10kgf增加的压力下在175℃下测定粘度。
光反射率
在175℃、6.9N/mm2和两分钟成型时间的条件下成型50mm直径×3mm厚度的圆盘。使用该圆盘,在360nm到740nm范围的波长下通过“X-rite8200”(商业名称,S.D.G.K.K.制造)测定光反射率。
暴露于紫外线后的光反射率
在175℃、6.9N/mm2和两分钟成型时间的条件下成型50mm直径×3mm厚度的圆盘。将圆盘在120℃的气氛中于405nm的紫外线下暴露24小时后,测定其光反射率。
发光强度
在150℃的气氛中,将100mA的电流施加于下文即将描述的实施例9中制造的各发光半导体元件。在测试的初始时间以及100小时后,通过“LP-3400”(商业名称,Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造)测定发光强度以确定亮度的降低。
表2
实施例9和比较例4
使用其上所有的表面都施加以银镀覆的铜引线框,分别用实施例1到8和比较例1到3中制备的热固性树脂组合物在以下成型条件下成型图4的点阵型内凹反射器和图3的离散型反射器:
成型温度:170℃
成型压力:6.9N/mm2
成型时间:3分钟。
接着在170℃进行后固化两个小时。
在如上所述成型的每个封装中,引线和树脂之间的粘结也良好。
为了评价上述预成型的封装,将在357nm具有主发射峰的LED器件用作发光半导体器件即LED器件。用粘结晶片的有机硅材料(商品名:“LPS632D”,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的产品)将该LED器件安装并定位于成型的反射器的内凹开口中预定的底部部分上,并且通过金线将铜引线框的引线的内部末端和LED器件的电极进行电连接。之后,将有机硅密封材料(商品名:“LPS380”,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的产品)注射到其中设置有LED器件的内凹开口中。接着将硅密封材料进行在120℃下一小时以及之后在150℃下一小时的固化,以密封得到的发光半导体元件。
对于实施例1到8和比较例1到3中制备的各热固性树脂组合物而言,对于每一反射器类型提供五种元件之多的分别通过使用点阵型反射器和离散型反射器组装的发光半导体元件。当那些发光半导体元件在控制在25℃和80%RH的气氛中放置超过48小时后,该发光半导体元件三次穿过控制在260℃的回流通道炉(reflow tunnel oven)。之后对发光半导体元件考察封装表面或器件表面和密封树脂之间的粘结失败。分别使用了本发明的组合物成型的封装的发光半导体元件完全没有发展分离缺陷。对于发光强度测试,对于实施例1到8和比较例1到3制备的各热固性树脂组合物还为每一种反射器类型提供了五种器件之多的发光半导体元件。在150℃的气氛中,将100mA的电流施加于各发光半导体元件。在测试开始和另外在100小时后的时刻,测定发光强度以确定亮度的降低。假设使用了用比较例1的树脂组合物制备的反射器的发光半导体元件的亮度(初始值)在测试初始时为1.0,各个发光半导体元件的亮度通过相对值来表示。
表3
Claims (13)
1.树脂组合物,其包含100重量份有机树脂和50到1000重量份无机填料,其中10到100%的无机填料由稀土元素的氧化物组成。
2.根据权利要求1的树脂组合物,其中有机树脂为聚邻苯二甲酰胺、环氧树脂或有机硅树脂。
3.根据权利要求1的树脂组合物,其中5到100%重量的有机树脂由有机硅树脂组成。
4.根据权利要求1的树脂组合物,其中稀土元素选自钇、钕、铟、镧、铈、钐、铕、钆或镝。
5.根据权利要求1的树脂组合物,其中稀土元素的氧化物为具有0.5到60μm平均颗粒尺寸的粉末的形式。
6.根据权利要求1的树脂组合物,其还包含选自硅、镁、钛、锌或铝的元素的氧化物作为稀土元素氧化物以外的无机填料。
7.根据权利要求1的树脂组合物,其用于发光半导体器件用反射器的成型。
8.用于发光半导体器件的反射器,其包含权利要求1的树脂组合物的固化物。
9.根据权利要求8的反射器,将其以平板的形式而成形,以使该反射器可将其上装有发光半导体器件的晶片焊垫和引线之间填满,通过该引线分别将发光半导体器件的电极和外部电极连接在一起。
10.根据权利要求8的反射器,将其以内凹体的形式而成形为环状壁部件,以使该反射器可以设在引线或者晶片焊垫上,并使其中可容纳发光半导体器件,通过该引线分别将发光半导体器件的电极和外部电极连接在一起,该晶片焊垫上装有所述引线和所述发光半导体的电极。
11.根据权利要求10的反射器,其中将该反射器成形以填满所述引线之间或者所述引线和与环状壁部件接续的晶片焊垫之间。
12.发光半导体元件,其包括:
发光半导体器件;
分别连接发光半导体器件的电极和外部电极的引线;以及
根据权利要求8的用于发光半导体器件的反射器,其包括树脂组合物的固化物,该树脂组合物包括100重量份有机树脂和50到1000重量份无机填料,其中10到100%的元机填料由稀土元素的氧化物组成,
其中发光半导体器件用透明树脂或含有磷光体的透明树脂密封。
13.根据权利要求12的发光半导体元件,其中发光半导体器件具有不超过500nm的发射波长。
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