CN103154073B - 固化性环氧树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供固化性环氧树脂组合物，所述固化性环氧树脂组合物可制出兼具高透明性、耐热性、耐光性及耐裂纹性的固化物。本发明的固化性环氧树脂组合物含有：脂环族环氧化合物(A)、下述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)、分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)、固化剂(D)和固化促进剂(E)。[式中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基]。

Description

固化性环氧树脂组合物
技术领域
本发明涉及固化性环氧树脂组合物、将该固化性环氧树脂组合物固化而形成的固化物、包含该固化性环氧树脂组合物的光半导体密封用树脂组合物及使用该固化性环氧树脂组合物对光半导体元件进行密封而得到的光半导体装置。
背景技术
近年来，光半导体装置不断高输出化，对于光半导体装置所使用的树脂，要求高耐热性及耐光性。例如，在蓝色、白色光半导体用的密封材料(密封树脂)中，从光半导体元件发出的光及热引起的密封树脂的黄变成为问题。由于黄变的密封树脂吸收从光半导体元件发出的光，因此，从光半导体装置输出的光的光度随时间而降低。
迄今为止，作为耐热性高的密封树脂，已知有含有单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯和双酚A型环氧树脂的组合物的固化物(参照专利文献1)。但是，将上述固化物用作高输出的蓝色、白色光半导体用密封树脂时，利用从光半导体元件发出的光及热进行着色，本来应该输出的光被吸收，其结果，存在从光半导体装置输出的光的光度随时间而降低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-344867号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为具有高耐热性及耐光性、不易黄变的密封树脂，已知有3,4-环氧基环己基甲基(3,4-环氧基)环己烷羧酸酯、3,4-环氧基环己基甲基(3,4-环氧基)环己烷羧酸酯和ε-己内酯的加成物、1,2,8,9-二环氧基柠檬烯等具有脂环骨架的液态脂环族环氧树脂。但是，这些脂环族环氧树脂的固化物的各种应力弱，在施加有冷热循环(重复加热和冷却)那样的热冲击的情况下及经过回流工序那样的高温工序的情况下，具有产生裂纹(开裂)等问题。由于产生这种裂纹，也会产生从光半导体装置输出的光的光度随时间而降低等问题。
因此，现状为：要求兼具高耐热性、耐光性及耐裂纹性的透明的密封树脂，以抑制从光半导体装置(尤其是具有高输出、高亮度的光半导体元件的光半导体装置)输出的光的光度随时间而降低。
因此，本发明的目的在于提供可制出兼具高透明性、耐热性、耐光性及耐裂纹性的固化物的固化性环氧树脂组合物。
另外，本发明的其它目的在于提供将上述固化性环氧树脂组合物进行固化而形成的、兼具高透明性、耐热性、耐光性及耐裂纹性的固化物。
另外，本发明的其它目的在于提供可得到光度随时间而降低得到了抑制的光半导体装置的、包含上述固化性环氧树脂组合物的光半导体密封用树脂组合物。
另外，本发明的其它目的在于提供通过使用上述光半导体密封用树脂组合物对光半导体元件进行密封而得到的、利用兼具高耐热性、耐光性、透明性及耐裂纹性的固化物对光半导体元件进行密封的、光度随时间而降低得到了抑制的光半导体装置。
解决问题的方法
本发明人为了解决上述课题进行了潜心研究，结果发现，含有脂环族环氧化合物、单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物及分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物、且进一步含有固化剂及固化促进剂或固化催化剂的固化性环氧树脂组合物，可以制出兼具优异的耐热性、耐光性、透明性、耐裂纹性的固化物，用该固化物对光半导体元件进行了密封的光半导体装置，其光度随时间而不易降低，完成了本发明。
即，本发明提供固化性环氧树脂组合物，其含有：
脂环族环氧化合物(A)，
下述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)，
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)，
固化剂(D)和
固化促进剂(E)，
[化学式1]
[式中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基]
另外，本发明提供固化性环氧树脂组合物，其含有：
脂环族环氧化合物(A)，
下述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)，
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)和
固化催化剂(F)，
[化学式2]
[式中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基]
进一步地，还提供：
相对于成分(A)、成分(B)及成分(C)的总量(100重量%)，所述分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的含量为5～60重量%的上述固化性环氧树脂组合物。
进一步地，还提供：
所述脂环族环氧化合物(A)的脂环环氧基为环氧环己基的上述固化性环氧树脂组合物。
进一步地，还提供：
所述脂环族环氧化合物(A)为下述式(I-1)表示的化合物的上述固化性环氧树脂组合物，
[化学式3]
另外，本发明提供固化物，其是将所述固化性环氧树脂组合物进行固化而形成的。
另外，本发明提供光半导体密封用树脂组合物，其包含所述固化性环氧树脂组合物。
另外，本发明提供光半导体装置，其是用所述光半导体密封用树脂组合物对光半导体元件进行了密封而得到的。
发明的效果
由于本发明的固化性环氧树脂组合物具有上述构成，因此，通过使该树脂组合物进行固化，可以得到兼具高透明性、耐热性、耐光性及耐裂纹性的固化物。另外，使用本发明的固化性环氧树脂组合物(光半导体密封用树脂组合物)对光半导体元件进行了密封而得到的光半导体装置，其光度不易随时间而降低，可以发挥优异的品质及耐久性。特别是，本发明的固化性环氧树脂组合物在用作具有高输出、高亮度的光半导体元件的光半导体装置的密封用树脂的情况下，也可以抑制该光半导体装置的光度随时间而降低。
附图说明
图1是表示用本发明的固化性环氧树脂组合物对元件(光半导体元件)进行了密封的光半导体装置的一个实施方式的概略图。左侧的图(a)为立体图，右侧的图(b)为剖面图。
具体实施方式
＜固化性环氧树脂组合物＞
本发明的固化性环氧树脂组合物至少含有：脂环族环氧化合物(A)、下述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)、分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)、固化剂(D)和固化促进剂(E)。另外，本发明的固化性环氧树脂组合物至少含有：脂环族环氧化合物(A)、上述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)、分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)和固化催化剂(F)。
[化学式4]
[式(1)中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基]
＜脂环族环氧化合物(A)＞
构成本发明的固化性环氧树脂组合物的脂环族环氧化合物(A)为分子内(1分子内)至少具有脂环(脂肪族环)结构和环氧基的化合物。更具体而言，在脂环族环氧化合物(A)中含有：(i)具有由构成脂环的相邻2个碳原子和氧原子所构成的环氧基的化合物、及(ii)环氧基通过单键直接键合在脂环上的化合物。但是，在脂环族环氧化合物(A)中，不含有后述的分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)。
作为(i)具有由构成脂环的相邻2个碳原子和氧原子所构成的环氧基(脂环环氧基)的化合物，可以从公知或常用的化合物中任意选择使用。作为上述脂环环氧基，优选环氧环己基。
作为(i)具有由构成脂环的相邻2个碳原子和氧原子所构成的环氧基的化合物，在透明性、耐热性方面考虑，特别优选下述式(I)表示的脂环族环氧化合物(脂环族环氧树脂)。
[化学式5]
式(I)中，X表示单键或连结基团(具有1个以上原子的2价基团)。作为上述连结基团，可列举例如：2价烃基、羰基、醚键、酯键、碳酸酯基、酰胺基及多个上述基团连接而成的基团等。
作为式(I)中的X为单键的脂环族环氧化合物，可列举下述式表示的化合物。作为这种脂环族环氧化合物，也可以使用例如CELLOXIDE8000((株)大赛璐制造)等市售品。
[化学式6]
作为上述2价烃基，可列举碳原子数为1～18的直链状或支链状亚烷基、2价脂环族烃基等。作为碳原子数为1～18的直链状或支链状亚烷基，可列举例如：亚甲基、甲基亚甲基、二甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、三亚甲基等。作为2价的脂环族烃基，可列举例如：1,2-亚环戊基、1,3-亚环戊基、环戊叉、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、环己叉等2价亚环烷基(含有环烷叉)等。
作为上述连结基团X，优选含有氧原子的连结基团，具体而言，可列举：-CO-、-O-CO-O-、-COO-、-O-、-CONH-；多个上述基团连结而成的基团；这些基团的1个或2个以上与1个或2个以上的2价烃基连结成的基团等。作为2价烃基，可列举上述例示的基团。
作为上述式(I)表示的脂环族环氧化合物的代表例，可列举下述式(I-1)～(I-8)表示的化合物等。也可以使用例如CELLOXIDE2021P、CELLOXIDE2081((株)大赛璐制造)等市售品。需要说明的是，下述式(I-1)～(I-8)中，l、m表示1～30的整数。R为碳原子数为1～8的亚烷基，可列举：亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基、亚丁基、异亚丁基、仲亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基等直链状或支链状亚烷基。其中，优选亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基等碳原子数为1～3的直链状或支链状亚烷基。
[化学式7]
作为(ii)环氧基通过单键直接键合在脂环上的化合物，可列举例如下述式(II)表示的化合物。
[化学式8]
式(II)中，R’为从p元醇中除去了p个-OH的基团；p、n表示自然数。作为p元醇[R’-(OH)p]，可列举：2,2-双(羟基甲基)-1-丁醇等多元醇等(碳原子数为1～15的醇等)。P优选1～6，n优选1～30。P为2个以上的情况，各自的()内(圆括弧内)的基团中的n可以相同，也可以不同。作为上述化合物，具体而言，可列举2,2-双(羟基甲基)-1-丁醇的1,2-环氧基-4-(2-环氧乙烷基)环己烷加成物、EHPE3150((株)大赛璐制造)等。
这些脂环族环氧化合物(A)可以单独使用或组合使用2种以上。作为脂环族环氧化合物(A)，特别优选上述式(I-1)表示的3,4-环氧基环己基甲基(3,4-环氧基)环己烷羧酸酯、CELLOXIDE2021P。
脂环族环氧化合物(A)的使用量(含量)没有特别限定，相对于脂环族环氧化合物(A)和单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的总量(100重量%)，脂环族环氧化合物(A)的使用量优选为50～90重量%，更优选60～90重量%，进一步优选为70～90重量%。脂环族环氧化合物(A)的使用量低于50重量%时，单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的溶解性不充分，置于室温时，有时容易析出。另一方面，脂环族环氧化合物(A)的使用量超过90重量%时，在制作光半导体装置时有时容易出现裂纹。成分(A)、成分(B)及成分(C)的总量(100重量%)中，脂环族环氧化合物(A)和单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的含量的总和(总量)没有特别限定，优选40～95重量%。
本发明的固化性环氧树脂组合物含有固化剂(D)作为必需成分的情况下，相对于固化性环氧树脂组合物总量(100重量%)，脂环族环氧化合物(A)的含量没有特别限定，优选为10～90重量%，更优选15～80重量%，进一步优选为17～70重量%。另一方面，本发明的固化性环氧树脂组合物含有固化催化剂(F)作为必需成分的情况，相对于固化性环氧树脂组合物总量(100重量%)，脂环族环氧化合物(A)的含量没有特别限定，优选为25～90重量%，更优选30～85重量%，进一步优选为35～80重量%。
＜单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)＞
本发明中使用的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)可以用下述通式(1)表示。
[化学式9]
上述式(1)中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基。
作为碳原子数为1～8的烷基，可列举例如：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、戊基、己基、庚基、辛基等直链状或支链状烷基。其中，优选甲基、乙基、丙基、异丙基等碳原子数为1～3的直链状或支链状烷基。上述式(1)中的R1及R2特别优选为氢原子。
作为单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的代表例，可列举：单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯、1-烯丙基-3,5-双(2-甲基环氧基丙基)异氰脲酸酯、1-(2-甲基丙烯基)-3,5-二缩水甘油基异氰脲酸酯、1-(2-甲基丙烯基)-3,5-双(2-甲基环氧基丙基)异氰脲酸酯等。需要说明的是，单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)可以单独使用，或组合使用2种以上。
单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)可以在溶解于上述脂环族环氧化合物(A)的范围内任意混合，脂环族环氧化合物(A)和单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的比例没有特别限定，优选脂环族环氧化合物(A):单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)为50:50～90:10(重量比)。如果在该范围外，则难以溶解单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)。
单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)也可以预先加入醇及酸酐等与环氧基反应的化合物进行改性后使用。
相对于环氧树脂(具有环氧基的化合物)的总量(100重量%)，脂环族环氧化合物(A)和单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的总量没有特别限定，在提高耐热性、耐光性及耐裂纹性的观点考虑，优选为40重量%以上，更优选50重量%以上，进一步优选为70重量%以上。
＜分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)＞
作为本发明的固化性环氧树脂组合物的成分(C)的、分子内(一分子中)具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物，担负着使固化物的耐热性、耐光性得以提高、并抑制光半导体装置的光度降低的作用。
作为分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)中的硅氧烷骨架，没有特别限定，可列举例如：环状硅氧烷骨架；直链状的硅酮、笼型或梯型的聚倍半硅氧烷等聚硅氧烷骨架等。其中，作为上述硅氧烷骨架，在使固化物的耐热性、耐光性提高并抑制光度降低的观点考虑，优选环状硅氧烷骨架、直链状硅酮骨架。即，作为分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)，优选分子内具有2个以上环氧基的环状硅氧烷、分子内具有2个以上环氧基的直链状硅酮。需要说明的是，分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)可以单独使用或组合使用2种以上。
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)为具有2个以上环氧基的环状硅氧烷的情况下，形成硅氧烷环的Si-O单元数(等于形成硅氧烷环的硅原子的数)没有特别限定，从使固化物的耐热性、耐光性提高的观点考虑，优选为2～12，更优选为4～8。
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的重均分子量没有特别限定，从使固化物的耐热性、耐光性提高的观点考虑，优选为100～3000，更优选为180～2000。
只要分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的一分子内的环氧基数为2个以上，就没有特别限定，从使固化物的耐热性、耐光性提高的观点考虑，优选为2～4个(2个、3个或4个)。
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的环氧基当量(根据JISK7236)没有特别限定，从使固化物的耐热性、耐光性提高的观点考虑，优选为180～400，更优选为240～400，进一步优选为240～350。
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)中的环氧基没有特别限定，从使固化物的耐热性、耐光性提高的观点考虑，优选为由构成脂肪族环的相邻2个碳原子和氧原子构成的环氧基(脂环环氧基)，其中，特别优选为环氧环己基。
作为分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)，具体而言，可列举例如：2,4-二[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-2,4,6,6,8,8-六甲基-环四硅氧烷、4,8-二[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-2,2,4,6,6,8-六甲基-环四硅氧烷、2,4-二[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-6,8-二丙基-2,4,6,8-四甲基-环四硅氧烷、4,8-二[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-2,6-二丙基-2,4,6,8-四甲基-环四硅氧烷、2,4,8-三[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-2,4,6,6,8-五甲基-环四硅氧烷、2,4,8-三[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-6-丙基-2,4,6,8-四甲基-环四硅氧烷、2,4,6,8-四[2-(3-{氧杂双环[4.1.0]庚基})乙基]-2,4,6,8-四甲基-环四硅氧烷、具有环氧基的倍半硅氧烷等。更具体而言，可列举例如下述式表示的一分子中具有2个以上环氧基的环状硅氧烷等。
[化10]
另外，作为分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)，也可以使用例如日本特开2008-248169号公报中记载的含脂环环氧基的硅酮树脂及日本特开2008-19422号公报中记载的一分子中具有至少2个环氧官能性基团的有机聚倍半硅氧烷树脂等。
作为分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)，也可以使用例如为分子内具有2个以上环氧基的环状硅氧烷的商品名为“X-40-2678”(信越化学工业(株)制造)、商品名为“X-40-2670”(信越化学工业(株)制造)、商品名“X-40-2720”等市售品。
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的使用量(含量)没有特别限定，相对于成分(A)、成分(B)及成分(C)的总量(100重量%)，优选为5～60重量%，更优选为8～55重量%，进一步优选为10～50重量%，特别优选为15～40重量%。分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的使用量低于5重量%时，有时固化物的耐热性、耐光性降低。另一方面，分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的使用量超过60重量%时，有时固化物的耐裂纹性降低。
＜固化剂(D)＞
固化剂(D)具有使具有环氧基的化合物固化的作用。作为本发明中的固化剂(D)，可以使用作为环氧树脂用固化剂而公知或常用的固化剂。作为本发明中的固化剂(D)，其中，优选在25℃为液态的酸酐，可以列举例如：甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、甲基内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐等。另外，可以使例如邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基环己烯二羧酸酐等在常温(约25℃)为固态的酸酐溶解于常温(约25℃)为液态的酸酐中，以液态混合物的形式用作本发明的固化剂(D)。需要说明的是，固化剂(D)可以单独使用，或组合使用2种以上。如上所述，作为固化剂(D)，从固化物的耐热性、耐光性、耐裂纹性的观点考虑，优选饱和单环烃二羧酸的酸酐(也包含环上键合有烷基等取代基的酸酐)。
另外，在本发明中，作为固化剂(D)，可以使用RikacidMH-700(新日本理化(株)制造)、HN-5500(日立化成工业(株)制造)等市售品。
作为固化剂(D)的使用量(含量)，没有特别限定，优选相对于本发明的固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量(100重量份)为50～200重量份，更优选为100～145重量份。更具体而言，优选以相对于本发明的固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的全部化合物中的环氧基每1当量、按照0.5～1.5当量的比例使用。固化剂(D)的使用量低于50重量份时，固化不充分，固化物的坚韧性存在降低的倾向。另一方面，固化剂(D)的使用量高于200重量份时，有时固化物着色，色相变差。
＜固化促进剂(E)＞
本发明的固化性环氧树脂组合物还含有固化促进剂(E)。固化促进剂(E)为利用固化剂对具有环氧基的化合物进行固化时、具有促进固化速度的功能的化合物。作为固化促进剂(E)，可以使用公知或常用的固化促进剂，可列举例如：1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)及其盐(例如苯酚盐、辛酸盐、对甲苯磺酸盐、甲酸盐、四苯基硼酸盐)；1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)、及其盐(例如、盐、锍盐、季铵盐、碘盐)；苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、N,N-二甲基环己基胺等叔胺；2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑；磷酸酯、三苯基膦等膦类；四苯基四(对甲苯基)硼酸酯等化合物；辛酸锡、辛酸锌等有机金属盐；金属螯合物等。固化促进剂(E)可以单独使用，或混合使用2种以上。
另外，在本发明中，作为固化促进剂(E)，也可以使用U-CATSA506、U-CATSA102、U-CAT5003、U-CAT18X、12XD(开发品)(均为San-apro(株)制造)、TPP-K、TPP-MK(均为北兴化学工业(株)制造)、PX-4ET(日本化学工业(株)制造)等市售品。
固化促进剂(E)的使用量(含量)没有特别限定，优选相对于固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量(100重量份)为0.05～5重量份，更优选0.1～3重量份，进一步优选0.2～3重量份，特别优选为0.25～2.5重量份。固化促进剂(E)的使用量低于0.05重量份时，有时固化促进效果不充分。另一方面，固化促进剂(E)的使用量超过5重量份时，有时固化物着色，色相变差。
＜固化催化剂(F)＞
在本发明的固化性环氧树脂组合物中，可以使用固化催化剂(F)代替上述固化剂(D)及固化促进剂(E)。与使用有固化剂(D)及固化促进剂(E)的情况同样地，通过使用固化催化剂(F)使具有环氧基的化合物进行固化反应，可以得到固化物。作为上述固化催化剂(F)，没有特别限定，可以使用通过实施紫外线照射或加热处理而产生阳离子种、从而引发聚合的阳离子催化剂(阳离子聚合引发剂)。
作为通过紫外线照射而产生阳离子种的阳离子催化剂，可列举例如：六氟锑酸盐、五氟羟基锑酸盐、六氟磷酸盐、六氟砷酸盐等。这些阳离子催化剂可以单独使用，或组合使用2种以上。作为上述阳离子催化剂，也可以优选使用例如商品名为“UVACURE1590”(Daicel-Cytec(株)制造)、商品名为“CD-1010”、“CD-1011”、“CD-1012”(以上，美国Sartomer制造)、商品名为“Irgacure264”(CibaJapan(株)制造)、商品名为“CIT-1682”(日本曹达(株)制造)等市售品。
作为通过实施加热处理而产生阳离子种的阳离子催化剂，可以列举例如：芳基重氮盐、芳基碘盐、芳基锍盐、丙二烯-离子络合物等，可以优选使用PP-33、CP-66、CP-77((株)ADEKA制造)、FC-509(3M制)、UVE1014(G.E.制造)、San-aidSI-60L、San-aidSI-80L、San-aidSI-100L、San-aidSI-110L(三新化学工业(株)制造)、CG-24-61(CibaJapan制造)等市售品。而且，可以为铝、钛等金属和乙酰乙酸或二酮类的螯合物与三苯基硅烷醇等硅烷醇所成的化合物，或铝、钛等金属和乙酰乙酸或二酮类的螯合物与双酚S等酚类所成的化合物。这些阳离子催化剂可以单独使用，或组合使用2种以上。
固化催化剂(F)的使用量(含量)没有特别限定，优选相对于固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量(100重量份)为0.01～15重量份，更优选0.01～12重量份，进一步优选0.05～10重量份，特别优选为0.1～10重量份。通过在该范围内使用固化催化剂(F)，可以得到耐热性、耐光性、透明性优异的固化物。
＜橡胶粒子＞
本发明的固化性环氧树脂组合物可以含有橡胶粒子。作为橡胶粒子，可列举例如：粒子状NBR(丙烯腈-丁二烯橡胶)、反应性末端羧基NBR(CTBN)、无金属NBR、粒子状SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)等。橡胶粒子具有由具有橡胶弹性的芯部分和包覆该芯部分的至少1层的壳层构成的多层结构(芯壳结构)，可以为具有可以与表面的脂环族环氧化合物反应的官能团的羟基和/或羧基的、平均粒径为10nm～500nm、最大粒径为50nm～1000nm的橡胶粒子，也可以为该橡胶粒子的折射率和该固化性环氧树脂组合物的固化物的折射率之差为±0.02以内的橡胶粒子。上述橡胶粒子的配合量可以根据需要适当调整，没有特别限定，相对于固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量(100重量份)，优选为0.5～30重量份，更优选为1～20重量份。橡胶粒子的使用量低于0.5重量份时，固化物的耐裂纹性存在降低的倾向，另一方面，橡胶粒子的使用量高于30重量份时，固化物的耐热性及透明性存在降低的倾向。
＜添加剂＞
在本发明的固化性环氧树脂组合物中，除上述之外，可以在不损害本发明的效果的范围内使用各种添加剂。使用例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油等具有羟基的化合物作为上述添加剂时，可以使反应平缓地进行。此外，可以在不损害粘度、透明性的范围内使用硅酮系及氟系消泡剂、流平剂、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂、表面活性剂、二氧化硅、氧化铝等无机填充剂、阻燃剂、着色剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、离子吸附体、颜料、荧光体、脱模剂等常用的添加剂。
＜固化物＞
通过使本发明的固化性环氧树脂组合物固化，可以得到透明性、耐热性、耐光性及耐裂纹性等各种物性优异的固化物。固化时的加热温度(固化温度)没有特别限定，优选为45～200℃，更优选为100～190℃，进一步优选为100～180℃。另外，在固化时进行加热的时间(固化时间)没有特别限定，优选为30～600分钟，更优选为45～540分钟，进一步优选为60～480分钟。固化温度和固化时间低于上述范围的下限值时，固化不充分，相反，当其高于上述范围的上限值时，有时发生树脂成分的分解，因此，都不优选。固化条件依赖于各种条件，例如，固化温度高的情况下固化时间变短、固化温度低的情况下固化时间变长等，可以由此适当调整。
＜光半导体密封用树脂组合物＞
本发明的光半导体密封用树脂组合物包含本发明的固化性环氧树脂组合物。通过使用本发明的光半导体密封用树脂组合物，可得到利用透明性、耐热性、耐光性及耐裂纹性等各种物性优异的固化物对光半导体元件进行了密封的、光度不易随时间而降低的光半导体装置。上述光半导体装置即使在具有高输出、高亮度的光半导体元件的情况下，光度也不易随时间而降低。
＜光半导体装置＞
本发明的光半导体装置可以通过用本发明的固化性环氧树脂组合物(光半导体密封用树脂组合物)对光半导体元件进行密封来得到。将用上述方法制备的固化性环氧树脂组合物注入给定的成形模具内，在给定的条件下进行加热固化而进行光半导体元件的密封。由此，可得到利用固化性环氧树脂组合物对光半导体元件进行密封而成的光半导体装置。固化温度和固化时间可以在与上述同样的范围内设定。
本发明的固化性环氧树脂组合物并不限定于上述光半导体(光半导体元件)的密封用途，也可以用作例如粘接剂、电绝缘材料、层压板、涂层、油墨、涂料、密封胶、抗蚀剂、复合材料、透明基体材料、透明片材、透明膜、光学元件、光学透镜、光学部件、光造型、电子纸、触摸面板、太阳能电池基板、光波导、导光板、全息存储器等。
实施例
以下，基于实施例对本发明更详细地进行说明，但本发明并不受这些实施例限定。
制造例1
(固化剂、固化促进剂和添加剂的混合物、以下记载为K剂)
使用自转公转式搅拌装置((株)THINKY制造、あわとり練太郎AR-250)将固化剂(新日本理化(株)制造、RikacidMH-700)100重量份、固化促进剂(San-apro(株)制造、U-CAT18X)0.5重量份、添加剂(和光纯药工业(株)制造、乙二醇)1重量份均匀地混合并进行脱泡，得到K剂。
制造例2
(环氧树脂)
按照表1、表2所示的配合处方(单位：重量份)将单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯(四国化成工业(株)、MA-DGIC)、脂环族环氧化合物((株)大赛璐制造、CELLOXIDE2021P)、及分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(信越化学工业(株)制造、X-40-2678；信越化学工业(株)制造、X-40-2720；信越化学工业(株)制造、X-40-2670)进行混合，在80℃搅拌1小时，使单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯溶解，得到环氧树脂(混合物)。
实施例1～12、比较例1～4
在实施例1～12中，使用自公转式搅拌装置((株)THINKY制造、あわとり練太郎AR-250)，按照表1所示的配合处方(单位：重量份)将由制造例2得到的环氧树脂和由制造例1得到的K剂的各成分均匀地混合并进行脱泡，得到固化性环氧树脂组合物。另外，如表1所示，在比较例1中，仅使用脂环族环氧化合物(大赛璐化学工业(株)制造、CELLOXIDE2021P)作为环氧树脂，在比较例2～4中，仅使用分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(信越化学工业(株)制造、X-40-2678；信越化学工业(株)制造、X-40-2720；信越化学工业(株)制造、X-40-2670)作为环氧树脂，进行与上述同样的操作，得到固化性环氧树脂组合物。
将上述固化性环氧树脂组合物铸模至图1所示的光半导体引线框架(InGaN元件、3.5mm×2.8mm)之后，在120℃的烘箱(树脂固化烘箱)中加热5小时，由此得到用固化的树脂对LED元件进行了密封的光半导体装置。在图1中，100表示反射器(光反射用树脂组合物)，101表示金属配线，102表示LED元件，103表示键合线，104表示透明密封树脂(固化物)。
实施例13～24、比较例5～8
在实施例13～24中，使用自公转式搅拌装置((株)THINKY制造、あわとり練太郎AR-250)，按照表2所示的配合处方(单位：重量份)将由制造例2得到的环氧树脂和固化催化剂(三新化学工业(株)制造、San-AidSI-100L)的各成分均匀地混合并进行脱泡，得到固化性环氧树脂组合物。另外，如表2所示，在比较例5中，仅使用脂环族环氧化合物(大赛璐化学工业(株)制造、CELLOXIDE2021P)作为环氧树脂，在比较例6～8中，仅使用分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(信越化学工业(株)制造、X-40-2678；信越化学工业(株)制造、X-40-2720；信越化学工业(株)制造、X-40-2670)作为环氧树脂，进行与上述同样的操作，得到固化性环氧树脂组合物。
将上述固化性环氧树脂组合物铸模至图1所示的光半导体的引线框架(InGaN元件、3.5mm×2.8mm)之后，使用烘箱(树脂固化烘箱)，在110℃加热3小时，接着，在140℃加热4小时，由此得到用固化的树脂对LED元件进行了密封的光半导体装置。
＜评价＞
用以下的方法对由实施例及比较例得到的固化性环氧树脂组合物以及光半导体装置进行评价试验。
[通电试验]
使用全光束测定机测定由实施例及比较例得到的光半导体装置的全光束(设定为“0小时的全光束”)。进一步测定在85℃的恒温槽内、在光半导体装置中流过60mA的电流100小时之后的全光束(设定为“100小时后的全光束”)。而且，由下式算出光度保持率。结果如表1、表2所示。
{光度保持率(%)}
＝{100小时后的全光束(lm)}/{0小时的全光束(lm)}×100
[焊锡耐热性试验]
使由实施例及比较例得到的光半导体装置(每种固化性环氧树脂组合物各使用2个)在30℃、70%RH的条件下吸湿168小时之后，使用回流炉在260℃实施10秒的加热处理，重复2次。其后，使用数字显微镜(VHX-900、(株)Keyence制造)观察在光半导体装置的密封树脂(固化性环氧树脂组合物的固化物)中产生的裂纹的长度，计算2个光半导体装置中的具有长度为90μm以上的裂纹的光半导体装置的个数。结果如表1、表2所示。
[热冲击试验]
使用热冲击试验机对由实施例及比较例得到的光半导体装置(每种固化性环氧树脂组合物各使用2个)进行热冲击，将在-40℃的气体氛围下暴露30分钟、接着在100℃的气体氛围下暴露30分钟设定为1个循环，施加200个循环。其后，使用数字显微镜(VHX-900、(株)Keyence制造)观察在光半导体装置的密封树脂(固化性环氧树脂组合物的固化物)中产生的裂纹的长度，计算2个光半导体装置中的具有长度为90μm以上的裂纹的光半导体装置的个数。结果如表1、表2所示。
[综合判定]
将在通电试验中光度保持率为90%以上、而且在焊锡耐热性试验和热冲击试验中同时产生长度为90μm以上的裂纹的光半导体装置的个数为0个的情况设定为综合判定○(良好)。将除此以外的情况设定为综合判定×(不良)。结果如表1、表2所示。
需要说明的是，实施例及比较例中使用的成分如下所述。
(环氧树脂)
CELLOXIDE2021P(CELLOXIDE2021P)：3,4-环氧基环己基甲基(3,4-环氧基)环己烷羧酸酯、(株)大赛璐制造
MA-DGIC：单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯、四国化成工业(株)制造
X-40-2678：分子内具有2个环氧基的硅氧烷衍生物、信越化学工业(株)制造
X-40-2720：分子内具有3个环氧基的硅氧烷衍生物、信越化学工业(株)制造
X-40-2670：分子内具有4个环氧基的硅氧烷衍生物、信越化学工业(株)制造
(K剂)
RikacidMH-700：4-甲基六氢邻苯二甲酸酐/六氢邻苯二甲酸酐＝70/30、新日本理化(株)制造
U-CAT18X：固化促进剂、San-apro(株)制造
乙二醇：和光纯药工业(株)制造
(固化催化剂)
SI-100L(San-AidSI-100L)：芳基锍盐、三新化学工业(株)制造
试验设备
·树脂固化烘箱
Espec(株)制造GPHH-201
·恒温槽
Espec(株)制造小型高温室ST-120B1
·全光束测定机
OptronicLaboratories公司制造多分光放射测定系统OL771
·热冲击试验机
Espec(株)制造小型冷热冲击装置TSE-11-A
·回流炉
日本Antom(株)制造、UNI-5016F
符号说明
100：反射器(光反射用树脂组合物)
101：金属配线
102：LED元件
103：键合线
104：透明密封树脂
工业实用性
本发明的固化性环氧树脂组合物优选用于光半导体元件的密封用途。此外，本发明的固化性环氧树脂组合物也可以用作粘接剂、电绝缘材料、层压板、涂层、油墨、涂料、密封胶、抗蚀剂、复合材料、透明基体材料、透明片材、透明膜、光学元件、光学透镜、光学部件、光造型、电子纸、触摸面板、太阳能电池基板、光波导、导光板、全息存储器等。

Claims (8)

1.固化性环氧树脂组合物，其含有：
脂环族环氧化合物(A)，
下述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)，
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)，
固化剂(D)和
固化促进剂(E)，
式(1)中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基，
其中，相对于成分(A)、成分(B)及成分(C)的总量(100重量％)，所述分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的含量为5～60重量％，
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)中的环氧基为脂环环氧基。
2.固化性环氧树脂组合物，其含有：
脂环族环氧化合物(A)，
下述式(1)表示的单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)，
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)和
固化催化剂(F)，
式(1)中，R1及R2表示氢原子或碳原子数为1～8的烷基，
其中，相对于成分(A)、成分(B)及成分(C)的总量(100重量％)，所述分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)的含量为5～60重量％，
分子内具有2个以上环氧基的硅氧烷衍生物(C)中的环氧基为脂环环氧基。
3.根据权利要求1或2所述的固化性环氧树脂组合物，其中，所述脂环族环氧化合物(A)的脂环环氧基为环氧环己基。
4.根据权利要求1或2所述的固化性环氧树脂组合物，其中，所述脂环族环氧化合物(A)为下述式(I-1)表示的化合物，
5.根据权利要求1或2所述的固化性环氧树脂组合物，其中，脂环族环氧化合物(A)的含量为，相对于脂环族环氧化合物(A)和单烯丙基二缩水甘油基异氰脲酸酯化合物(B)的总量(100重量％)为50～90重量％，并且，
所述的固化性环氧树脂组合物满足下述(i)和(ii)，或者，满足下述(iii),
(i)固化剂(D)的含量为，相对于固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量100重量份为50～200重量份，
(ii)固化促进剂(E)的含量为，相对于固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量100重量份为0.05～5重量份，
(iii)固化催化剂(F)的含量为，相对于固化性环氧树脂组合物中所含的具有环氧基的化合物的总量100重量份为0.01～15重量份。
6.固化物，其是将权利要求1～5中任一项所述的固化性环氧树脂组合物固化而形成的。
7.光半导体密封用树脂组合物，其包含权利要求1～5中任一项所述的固化性环氧树脂组合物。
8.光半导体装置，其是用权利要求7所述的光半导体密封用树脂组合物对光半导体元件进行密封而得到的。
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