JP2003212959A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐変色性及び耐割れ性に優れた短波長発光素
子用の封止部材を提供する。 【構成】 芳香族エポキシ、好ましくはビスフェノール
A型エポキシを水素化して得られる脂環式エポキシから
なる第1成分と、該第1成分より分子量が小さい脂環式
エポキシからなる第2成分とを含む主剤であって、該第
2成分の配合量が10重量%以上30重量%未満である
主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を含んでな
る封止部材。
子用の封止部材を提供する。 【構成】 芳香族エポキシ、好ましくはビスフェノール
A型エポキシを水素化して得られる脂環式エポキシから
なる第1成分と、該第1成分より分子量が小さい脂環式
エポキシからなる第2成分とを含む主剤であって、該第
2成分の配合量が10重量%以上30重量%未満である
主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を含んでな
る封止部材。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光装置に関する。更に
詳しくは、LEDなどのIII族窒化物系化合物半導体発
光素子(以下、単に「発光素子」という)を光源とする
発光装置の封止部材の改良に関する。
詳しくは、LEDなどのIII族窒化物系化合物半導体発
光素子(以下、単に「発光素子」という)を光源とする
発光装置の封止部材の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な発光装置ではマウントリードの
カップ部にLEDがマウントされ、このLEDが導電性
ワイヤーによりインナーリードに連結される。LEDは
導電性ワイヤー、マウントリードの一部及びインナーリ
ードの一部とともに透光性樹脂からなる封止部材により
被覆される。
カップ部にLEDがマウントされ、このLEDが導電性
ワイヤーによりインナーリードに連結される。LEDは
導電性ワイヤー、マウントリードの一部及びインナーリ
ードの一部とともに透光性樹脂からなる封止部材により
被覆される。
【0003】このような構成の発光装置において封止部
材は透明なエポキシ樹脂で形成されることが一般的であ
った。短い波長の光を放出する発光素子では封止部材の
変色が問題とされ、その原因がエポキシ樹脂中の2重結
合にあるという推定のもと、特開平11−274571
号公報において脂環式エポキシ樹脂の使用が提案されて
いる。
材は透明なエポキシ樹脂で形成されることが一般的であ
った。短い波長の光を放出する発光素子では封止部材の
変色が問題とされ、その原因がエポキシ樹脂中の2重結
合にあるという推定のもと、特開平11−274571
号公報において脂環式エポキシ樹脂の使用が提案されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】脂環式エポキシ樹脂を
用いると封止部材の耐変色性は確かに向上するが、硬化
速度が著しく速かったり硬化後の歪が生じるなどの機械
的、物理的な特性が低下して割れが生じ易くなる。これ
らの点を考慮して、本出願人は特開2001−1966
42号公報において封止部材として、芳香族エポキシ樹
脂を水素化して得られ、芳香環の水素化率が85%以上
で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ全塩
素の含有量が0.3重量%以下である水素化エポキシ樹
脂を採用することを提案している。
用いると封止部材の耐変色性は確かに向上するが、硬化
速度が著しく速かったり硬化後の歪が生じるなどの機械
的、物理的な特性が低下して割れが生じ易くなる。これ
らの点を考慮して、本出願人は特開2001−1966
42号公報において封止部材として、芳香族エポキシ樹
脂を水素化して得られ、芳香環の水素化率が85%以上
で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ全塩
素の含有量が0.3重量%以下である水素化エポキシ樹
脂を採用することを提案している。
【0005】本発明は、上記特開2001−19664
2号公報に記載の発明と同様に耐変色性及び耐割れ性を
確保しつつ、当該先願発明を改良して新規な組成の封止
部材を提供することを目的とする。更には、封止部材の
変色の原因が発光素子からの短波長光ばかりでなく、発
光素子の発熱にもあることが考えられるので、耐熱性に
も優れた封止部材を提供することを目的とする。
2号公報に記載の発明と同様に耐変色性及び耐割れ性を
確保しつつ、当該先願発明を改良して新規な組成の封止
部材を提供することを目的とする。更には、封止部材の
変色の原因が発光素子からの短波長光ばかりでなく、発
光素子の発熱にもあることが考えられるので、耐熱性に
も優れた封止部材を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、III族窒
化物系化合物半導体からなる発光素子とエポキシ樹脂と
の関係を鋭意検討した。その結果、芳香族エポキシを水
素化して得られる脂環式エポキシと、それより分子量の
小さい脂環式エポキシを一定の割合で配合することによ
り、光や熱に対して耐性が高く、劣化の少ない封止部材
を得ることができた。本発明は以上の知見に基づくもの
であり、次の構成からなる。III族窒化物系化合物半導
体発光素子と、該発光素子の光放出側を被覆する封止部
材と、を有する発光装置であって、前記封止部材は、芳
香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポキシから
なる第1成分と、該第1成分より分子量が小さい脂環式
エポキシからなる第2成分とを含む主剤であって、該第
2成分の配合量が10重量%以上30重量%未満である
主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を含む、こ
とを特徴とする発光装置。
化物系化合物半導体からなる発光素子とエポキシ樹脂と
の関係を鋭意検討した。その結果、芳香族エポキシを水
素化して得られる脂環式エポキシと、それより分子量の
小さい脂環式エポキシを一定の割合で配合することによ
り、光や熱に対して耐性が高く、劣化の少ない封止部材
を得ることができた。本発明は以上の知見に基づくもの
であり、次の構成からなる。III族窒化物系化合物半導
体発光素子と、該発光素子の光放出側を被覆する封止部
材と、を有する発光装置であって、前記封止部材は、芳
香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポキシから
なる第1成分と、該第1成分より分子量が小さい脂環式
エポキシからなる第2成分とを含む主剤であって、該第
2成分の配合量が10重量%以上30重量%未満である
主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を含む、こ
とを特徴とする発光装置。
【0007】このように構成された発光装置によれば、
封止部材の主剤として第1成分と第2成分とを所定の割
合で配合することにより、封止部材の耐変色性を維持し
つつ優れた機械的・物理的性質を確保できる。また、硬
化剤としてカチオン重合触媒を選択することにより、硬
化前に1液性とすることが可能となる。このようなエポ
キシ樹脂は発光素子をリードフレーム等に接着するため
の接着剤(ペースト)にして用いるときに好適である。
封止部材の主剤として第1成分と第2成分とを所定の割
合で配合することにより、封止部材の耐変色性を維持し
つつ優れた機械的・物理的性質を確保できる。また、硬
化剤としてカチオン重合触媒を選択することにより、硬
化前に1液性とすることが可能となる。このようなエポ
キシ樹脂は発光素子をリードフレーム等に接着するため
の接着剤(ペースト)にして用いるときに好適である。
【0008】以下、この発明の各構成要素について詳細
に説明する。 (主剤の第1成分)芳香族エポキシ樹脂を水素化して得
られる脂環式エポキシからなる第1成分として、特開平
11−199645号公報で提案されているエポキシ樹
脂を用いることが出来る。かかるエポキシ樹脂は芳香族
エポキシ樹脂を水素化して得られ、芳香環の水素化率が
85%以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であ
り、かつ全塩素の含有量が0.3重量%以下である水素
化エポキシ樹脂である。なお、本発明者らの検討によれ
ば、芳香族エポキシ樹脂において、ビスフェノールA型
エポキシの方がビスフェノールF型エポキシよりも好ま
しいことがわかった。これは、芳香族エポキシのベンゼ
ン環を完全に水素化することは困難な場合が多く、ベン
ゼン環が残ったときにベンゼン環に挟まれる部分が−C
H2−基であるF型では、そこが−C(CH3)2−基
であるA型よりも、Hが脱離してキノイド化しやすため
と考えられる。ビスフェノールA型エポキシを水素化し
たものを以下に示す。
に説明する。 (主剤の第1成分)芳香族エポキシ樹脂を水素化して得
られる脂環式エポキシからなる第1成分として、特開平
11−199645号公報で提案されているエポキシ樹
脂を用いることが出来る。かかるエポキシ樹脂は芳香族
エポキシ樹脂を水素化して得られ、芳香環の水素化率が
85%以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であ
り、かつ全塩素の含有量が0.3重量%以下である水素
化エポキシ樹脂である。なお、本発明者らの検討によれ
ば、芳香族エポキシ樹脂において、ビスフェノールA型
エポキシの方がビスフェノールF型エポキシよりも好ま
しいことがわかった。これは、芳香族エポキシのベンゼ
ン環を完全に水素化することは困難な場合が多く、ベン
ゼン環が残ったときにベンゼン環に挟まれる部分が−C
H2−基であるF型では、そこが−C(CH3)2−基
であるA型よりも、Hが脱離してキノイド化しやすため
と考えられる。ビスフェノールA型エポキシを水素化し
たものを以下に示す。
【化1】
【0009】この段落において、発明の開示を明確にす
るため、上記特開平11−199645号公報の関連個
所を引用する。 (1)本発明は、(A)芳香族エポキシ樹脂を水素化し
て得られる、芳香環の水素化率が85%以上で、エポキ
シ基の損失率が20%以下であり、かつ全塩素の含有量
が0.3重量%以下である水素化エポキシ樹脂及び
(B)エポキシ樹脂用硬化剤を含有する、エポキシ樹脂
組成物に関するものである。 (2)本発明は、上記水素化エポキシ樹脂100重量部
に対し、エポキシ樹脂用硬化剤0.01〜200重量部
配合されてなる上記(1)の本発明のエポキシ樹脂組成
物に関する。 (3)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が、芳香族エ
ポキシ樹脂をエーテル系溶剤に溶解し、ロジウム又はル
テニウムをグラファイトに担持した触媒の存在下、加圧
下に水素化して得られた水素化エポキシ樹脂である、前
記(1)又は(2)の本発明のエポキシ樹脂組成物に関
する。 (4)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が、ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂を水素化して得られる液状のエ
ポキシ樹脂であり、回転型の粘度計で測定した25℃に
おける粘度が2.5Pa・s以下である、前記(1)〜
(3)のいずれかに記載の本発明のエポキシ樹脂組成物
に関する。 (5)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が下記一般式
(1)で示されるエポキシ当量150〜230の範囲の
ノボラック型エポキシ樹脂を水素化して得られるエポキ
シ樹脂である、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の
本発明のエポキシ樹脂組成物に関する。
るため、上記特開平11−199645号公報の関連個
所を引用する。 (1)本発明は、(A)芳香族エポキシ樹脂を水素化し
て得られる、芳香環の水素化率が85%以上で、エポキ
シ基の損失率が20%以下であり、かつ全塩素の含有量
が0.3重量%以下である水素化エポキシ樹脂及び
(B)エポキシ樹脂用硬化剤を含有する、エポキシ樹脂
組成物に関するものである。 (2)本発明は、上記水素化エポキシ樹脂100重量部
に対し、エポキシ樹脂用硬化剤0.01〜200重量部
配合されてなる上記(1)の本発明のエポキシ樹脂組成
物に関する。 (3)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が、芳香族エ
ポキシ樹脂をエーテル系溶剤に溶解し、ロジウム又はル
テニウムをグラファイトに担持した触媒の存在下、加圧
下に水素化して得られた水素化エポキシ樹脂である、前
記(1)又は(2)の本発明のエポキシ樹脂組成物に関
する。 (4)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が、ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂を水素化して得られる液状のエ
ポキシ樹脂であり、回転型の粘度計で測定した25℃に
おける粘度が2.5Pa・s以下である、前記(1)〜
(3)のいずれかに記載の本発明のエポキシ樹脂組成物
に関する。 (5)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が下記一般式
(1)で示されるエポキシ当量150〜230の範囲の
ノボラック型エポキシ樹脂を水素化して得られるエポキ
シ樹脂である、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の
本発明のエポキシ樹脂組成物に関する。
【化2】
〔式中、R1 、R2 及びR3 は水素原子又は炭素数1〜
4のアルキル基を示し、nは0〜10の数を示し、Zは
水素原子又は式
4のアルキル基を示し、nは0〜10の数を示し、Zは
水素原子又は式
【化3】
(式中、R1 、R2 及びR3 は水素原子又は炭素数1〜
4のアルキル基を示す。)を示す。〕 (6)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が、全塩素の
含有量が0.3重量%以下であり、かつ加水分解性塩素
の含有量が0.1重量%以下である、前記(1)〜
(5)のいずれかに記載の本発明のエポキシ樹脂組成物
に関する。 (7)本発明は、エポキシ樹脂用硬化剤が、アミン類、
酸無水物類、多価フェノール類、イミダゾール類、ブレ
ンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、有機酸ヒドラ
ジッド類、ポリメルカプタン類及び有機ホスフィン類か
ら選ばれる化合物である、前記(1)〜(6)のいずれ
かに記載の本発明のエポキシ樹脂組成物に関する。 (8)本発明は、前記エポキシ樹脂硬化剤が、全硬化剤
中に占める芳香環の含有率が10重量%以下である、前
記(1)〜(7)のいずれかに記載の本発明のエポキシ
樹脂組成物に関する。以下、本発明について詳細に説明
する。 (A)成分:水素化エポキシ樹脂 本発明における(A)成分の水素化エポキシ樹脂は、芳
香族エポキシ樹脂を水素化反応して得られる、芳香環の
水素化率が85%以上で、エポキシ基の損失率が20%
以下であり、かつ全塩素の含有量が0.3重量%以下の
エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂中の芳香環の水素化
率は、芳香環が脂肪族環に変化した割合であり、核磁気
共鳴分析により求められる。エポキシ基の損失率は、エ
ポキシ基が水素化分解された割合であり、過塩素酸によ
り滴定することにより、エポキシ基の損失率を求めるこ
とができる。また、全塩素とは、エポキシ樹脂中に含有
する有機塩素及び無機塩素の総量のことであり、ビフェ
ニルナトリウムでエポキシ樹脂中の塩素を反応させた
後、硝酸銀で滴定することにより求められる。この
(A)成分の水素化エポキシ樹脂の加水分解性塩素含量
は0.1重量%以下であることが電子部品の封止材用途
には好ましい。芳香環の水素化率が85%未満である
と、エポキシ樹脂硬化物の耐候性が極端に低下するため
好ましくない。また、エポキシ基の損失率が20%を越
えると、そのエポキシ樹脂硬化物の耐熱性が極端に低下
するため好ましくない。更に、全塩素含有量が0.3重
量%を超えると、耐湿性、高温電気特性及び耐候性が低
下するため、電気・電子材料用エポキシ樹脂として使用
するには好ましくない。 (水素化エポキシ樹脂の製造方法)本発明の(A)成分
の水素化エポキシ樹脂は、芳香族エポキシ樹脂を、触媒
の存在下、加圧下で選択的に水素化反応を行うことによ
り得られる。芳香族エポキシ樹脂としては例えば、ビス
フェノールAのジグリシジルエーテル、ビスフェノール
Fのジグリシジルエーテル及びビスフェノールSのジグ
リシジルエーテル等のビスフェノール型エポキシ樹脂、
フェノールノボラックエポキシ、クレゾールノボラック
エポキシ及びヒドロキシベンズアルデヒドフェノールノ
ボラックエポキシ等のノボラック型のエポキシ樹脂、テ
トラヒドロキシフェニルメタンのグリシジルエーテル、
テトラヒドロキシベンゾフェノンのグリシジルエーテル
及びエポキシ化ポリビニルフェノール等の多官能型のエ
ポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中で、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂及び一般式(1)で示されるノボ
ラック型のエポキシ樹脂が低塩素という点で好ましい。
4のアルキル基を示す。)を示す。〕 (6)本発明は、前記水素化エポキシ樹脂が、全塩素の
含有量が0.3重量%以下であり、かつ加水分解性塩素
の含有量が0.1重量%以下である、前記(1)〜
(5)のいずれかに記載の本発明のエポキシ樹脂組成物
に関する。 (7)本発明は、エポキシ樹脂用硬化剤が、アミン類、
酸無水物類、多価フェノール類、イミダゾール類、ブレ
ンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、有機酸ヒドラ
ジッド類、ポリメルカプタン類及び有機ホスフィン類か
ら選ばれる化合物である、前記(1)〜(6)のいずれ
かに記載の本発明のエポキシ樹脂組成物に関する。 (8)本発明は、前記エポキシ樹脂硬化剤が、全硬化剤
中に占める芳香環の含有率が10重量%以下である、前
記(1)〜(7)のいずれかに記載の本発明のエポキシ
樹脂組成物に関する。以下、本発明について詳細に説明
する。 (A)成分:水素化エポキシ樹脂 本発明における(A)成分の水素化エポキシ樹脂は、芳
香族エポキシ樹脂を水素化反応して得られる、芳香環の
水素化率が85%以上で、エポキシ基の損失率が20%
以下であり、かつ全塩素の含有量が0.3重量%以下の
エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂中の芳香環の水素化
率は、芳香環が脂肪族環に変化した割合であり、核磁気
共鳴分析により求められる。エポキシ基の損失率は、エ
ポキシ基が水素化分解された割合であり、過塩素酸によ
り滴定することにより、エポキシ基の損失率を求めるこ
とができる。また、全塩素とは、エポキシ樹脂中に含有
する有機塩素及び無機塩素の総量のことであり、ビフェ
ニルナトリウムでエポキシ樹脂中の塩素を反応させた
後、硝酸銀で滴定することにより求められる。この
(A)成分の水素化エポキシ樹脂の加水分解性塩素含量
は0.1重量%以下であることが電子部品の封止材用途
には好ましい。芳香環の水素化率が85%未満である
と、エポキシ樹脂硬化物の耐候性が極端に低下するため
好ましくない。また、エポキシ基の損失率が20%を越
えると、そのエポキシ樹脂硬化物の耐熱性が極端に低下
するため好ましくない。更に、全塩素含有量が0.3重
量%を超えると、耐湿性、高温電気特性及び耐候性が低
下するため、電気・電子材料用エポキシ樹脂として使用
するには好ましくない。 (水素化エポキシ樹脂の製造方法)本発明の(A)成分
の水素化エポキシ樹脂は、芳香族エポキシ樹脂を、触媒
の存在下、加圧下で選択的に水素化反応を行うことによ
り得られる。芳香族エポキシ樹脂としては例えば、ビス
フェノールAのジグリシジルエーテル、ビスフェノール
Fのジグリシジルエーテル及びビスフェノールSのジグ
リシジルエーテル等のビスフェノール型エポキシ樹脂、
フェノールノボラックエポキシ、クレゾールノボラック
エポキシ及びヒドロキシベンズアルデヒドフェノールノ
ボラックエポキシ等のノボラック型のエポキシ樹脂、テ
トラヒドロキシフェニルメタンのグリシジルエーテル、
テトラヒドロキシベンゾフェノンのグリシジルエーテル
及びエポキシ化ポリビニルフェノール等の多官能型のエ
ポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中で、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂及び一般式(1)で示されるノボ
ラック型のエポキシ樹脂が低塩素という点で好ましい。
【化2】
〔式中、R1 、R2 及びR3 は水素原子又は炭素数1〜
4のアルキル基を示し、nは0〜10の数を示し、Zは
水素原子又は式
4のアルキル基を示し、nは0〜10の数を示し、Zは
水素原子又は式
【化3】
(式中、R1 、R2 及びR3 は水素原子又は炭素数1〜
4のアルキル基を示す。)を示す。〕 また、耐熱性及び耐湿性のバランスが特に要求される用
途には、回転型の粘度計で測定した25℃における粘度
が2.5Pa・s以下である、水素化されたビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂及び、一般式(1)で示されるノ
ボラック型のエポキシ樹脂、特に、R1 、R2 及びR3
が水素原子又はメチル基であり、エポキシ当量が150
〜230の芳香族エポキシ樹脂を水素化して製造したエ
ポキシ樹脂を用いるのがより好ましい。本発明の(A)
成分の水素化エポキシ樹脂の製造方法は、テトラヒドロ
フラン、ジオキサン等のエーテル系の有機溶剤を用い
て、ロジウム又はルテニウムをグラファイト(六方晶結
晶の黒鉛)に担持した触媒の存在下、芳香環を選択的に
水素化する。グラファイトとしては、表面積が10m2
/g以上、400m2 /g以下の範囲の担体を用いる。
反応は、圧力1〜30MPa、温度30〜150℃、反
応時間1〜20時間の範囲内で行う。反応終了後、触媒
をろ過により除去し、減圧でエーテル系有機溶剤が実質
的に無くなるまで留去し、水素化エポキシ樹脂を得る。 (B)成分:エポキシ樹脂用硬化剤 本発明における(A)成分の水素化エポキシ樹脂はエポ
キシ樹脂用硬化剤を用いて硬化させることができる。用
いられる(B)成分のエポキシ樹脂の硬化剤としては、
一般のエポキシ樹脂用硬化剤が用いられる。たとえば次
のものが挙げられる。 アミン類:ジエチレントリアミン、トリエチレンテ
トラミン、テトラエチレンペンタミン、N−アミノエチ
ルピペラジン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノ
シクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロ
ヘキサン、m−キシリレンジアミン、3,9−ビス(3
−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ
〔5,5〕ウンデカン等の脂肪族及び脂環族アミン類;
メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、
ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン類;ベン
ジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルア
ミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−ジアザビシク
ロ(4,3,0)ノネン−5等の3級アミン類及びその
塩類。 酸無水物類:無水フタル酸、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、無水テトラ
ヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無
水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタ
ル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル
酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリアルキルテトラ
ヒドロフタル酸等の環状脂肪族酸無水物類。 多価フェノール類:カテコール、レゾルシン、ハイ
ドロキノン、ビスフェノールF、ビスフェノールA、ビ
スフェノールS、ビスフェノール、フェノールノボラッ
ク類、クレゾールノボラック類、ビスフェノールA等の
2価フェノールのノボラック化物類、トリスヒドロキシ
フェニルメタン類、アラルキルポリフェノール類、ジシ
クロペンタジエンポリフェノール類等。 ポリアミノアミド:のアミン類とダイマー酸との
縮合反応で得られるポリアミノアミド、例えばヘンケル
社のバーサミド(商品名)140、125(グレード
名)等。 その他:2−メチルイミダゾール、2−エチル−4
−イミダゾール及び2−フェニルイミダゾール等のイミ
ダゾール系化合物及びその塩類、アミンのBF3錯体化
合物、脂肪族スルホニウム塩及び芳香族スルホニウム塩
等のブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、アジ
ピン酸ジヒドラジッド及びフタル酸ジヒドラジッド等の
有機酸ヒドラジッド類、ポリメルカプタン類、トリフェ
ニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物類等。これら
のエポキシ樹脂用硬化剤は、単独で使用してもよいが、
2種以上を併用して使用することも可能である。上記し
たエポキシ樹脂用硬化剤は、全硬化剤中に占める芳香環
の含有率が、10重量%以下であるように使用するのが
好ましい。芳香環の含有率が10重量%を越えると、エ
ポキシ硬化物の耐候性が低下するため好ましくない。ま
た、(A)成分の水素化エポキシ樹脂及び(B)成分の
エポキシ樹脂用硬化剤の配合割合は、(A)成分の水素
化エポキシ樹脂100重量部に対して、(B)成分のエ
ポキシ樹脂用硬化剤が0.01〜200重量部、好まし
くは、0.1〜150重量部の範囲内となるよう配合す
る。上記範囲を外れると、エポキシ樹脂硬化物の耐熱性
及び耐湿性のバランスが悪くなるため好ましくない。
(任意成分)本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じて次の成分を添加配合することができる。 粉末状の補強剤や充填剤、たとえば酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土
粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シ
リカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、水
酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、その他、カオリ
ン、マイカ、石英粉末、グラファイト、二硫化モリブデ
ン等、さらに繊維質の補強剤や充填剤、たとえばガラス
繊維、セラミック繊維、カーボンファイバー、アルミナ
繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、ポリエステル繊維
及びポリアミド繊維等である。これらはエポキシ樹脂と
硬化剤の和の100重量部に対して、10〜900重量
部配合される。 着色剤、顔料、難燃剤、たとえば二酸化チタン、鉄
黒、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム黄、カドミ
ウム赤、三酸化アンチモン、赤燐、ブロム化合物及びト
リフェニルホスフェイト等である。これらはエポキシ樹
脂と硬化剤の和の100重量部に対して、0.1〜20
重量部配合される。 さらに、最終的な塗膜、接着層、成形品などにおけ
る樹脂の性質を改善する目的で種々の硬化性モノマー、
オリゴマー及び合成樹脂を配合することができる。たと
えば、モノエポキシ等のエポキシ樹脂用希釈剤、フェノ
ール樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、
塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリ
エステル樹脂等の1種又は2種以上の組み合わせを挙げ
ることができる。これら樹脂類の配合割合は、本発明の
樹脂組成物の本来の性質を損なわない範囲の量、すなわ
ちエポキシ樹脂と硬化剤の和の100重量部に対して5
0重量部以下が好ましい。本発明のエポキシ樹脂、エポ
キシ樹脂用硬化剤及び任意成分の配合手段としては、加
熱溶融混合、ロール、ニーダーによる溶融混練、適当な
有機溶剤を用いての湿式混合及び乾式混合等が挙げられ
る。
4のアルキル基を示す。)を示す。〕 また、耐熱性及び耐湿性のバランスが特に要求される用
途には、回転型の粘度計で測定した25℃における粘度
が2.5Pa・s以下である、水素化されたビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂及び、一般式(1)で示されるノ
ボラック型のエポキシ樹脂、特に、R1 、R2 及びR3
が水素原子又はメチル基であり、エポキシ当量が150
〜230の芳香族エポキシ樹脂を水素化して製造したエ
ポキシ樹脂を用いるのがより好ましい。本発明の(A)
成分の水素化エポキシ樹脂の製造方法は、テトラヒドロ
フラン、ジオキサン等のエーテル系の有機溶剤を用い
て、ロジウム又はルテニウムをグラファイト(六方晶結
晶の黒鉛)に担持した触媒の存在下、芳香環を選択的に
水素化する。グラファイトとしては、表面積が10m2
/g以上、400m2 /g以下の範囲の担体を用いる。
反応は、圧力1〜30MPa、温度30〜150℃、反
応時間1〜20時間の範囲内で行う。反応終了後、触媒
をろ過により除去し、減圧でエーテル系有機溶剤が実質
的に無くなるまで留去し、水素化エポキシ樹脂を得る。 (B)成分:エポキシ樹脂用硬化剤 本発明における(A)成分の水素化エポキシ樹脂はエポ
キシ樹脂用硬化剤を用いて硬化させることができる。用
いられる(B)成分のエポキシ樹脂の硬化剤としては、
一般のエポキシ樹脂用硬化剤が用いられる。たとえば次
のものが挙げられる。 アミン類:ジエチレントリアミン、トリエチレンテ
トラミン、テトラエチレンペンタミン、N−アミノエチ
ルピペラジン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノ
シクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロ
ヘキサン、m−キシリレンジアミン、3,9−ビス(3
−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ
〔5,5〕ウンデカン等の脂肪族及び脂環族アミン類;
メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、
ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン類;ベン
ジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルア
ミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)ウンデセン−7、1,5−ジアザビシク
ロ(4,3,0)ノネン−5等の3級アミン類及びその
塩類。 酸無水物類:無水フタル酸、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、無水テトラ
ヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無
水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタ
ル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル
酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリアルキルテトラ
ヒドロフタル酸等の環状脂肪族酸無水物類。 多価フェノール類:カテコール、レゾルシン、ハイ
ドロキノン、ビスフェノールF、ビスフェノールA、ビ
スフェノールS、ビスフェノール、フェノールノボラッ
ク類、クレゾールノボラック類、ビスフェノールA等の
2価フェノールのノボラック化物類、トリスヒドロキシ
フェニルメタン類、アラルキルポリフェノール類、ジシ
クロペンタジエンポリフェノール類等。 ポリアミノアミド:のアミン類とダイマー酸との
縮合反応で得られるポリアミノアミド、例えばヘンケル
社のバーサミド(商品名)140、125(グレード
名)等。 その他:2−メチルイミダゾール、2−エチル−4
−イミダゾール及び2−フェニルイミダゾール等のイミ
ダゾール系化合物及びその塩類、アミンのBF3錯体化
合物、脂肪族スルホニウム塩及び芳香族スルホニウム塩
等のブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、アジ
ピン酸ジヒドラジッド及びフタル酸ジヒドラジッド等の
有機酸ヒドラジッド類、ポリメルカプタン類、トリフェ
ニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物類等。これら
のエポキシ樹脂用硬化剤は、単独で使用してもよいが、
2種以上を併用して使用することも可能である。上記し
たエポキシ樹脂用硬化剤は、全硬化剤中に占める芳香環
の含有率が、10重量%以下であるように使用するのが
好ましい。芳香環の含有率が10重量%を越えると、エ
ポキシ硬化物の耐候性が低下するため好ましくない。ま
た、(A)成分の水素化エポキシ樹脂及び(B)成分の
エポキシ樹脂用硬化剤の配合割合は、(A)成分の水素
化エポキシ樹脂100重量部に対して、(B)成分のエ
ポキシ樹脂用硬化剤が0.01〜200重量部、好まし
くは、0.1〜150重量部の範囲内となるよう配合す
る。上記範囲を外れると、エポキシ樹脂硬化物の耐熱性
及び耐湿性のバランスが悪くなるため好ましくない。
(任意成分)本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じて次の成分を添加配合することができる。 粉末状の補強剤や充填剤、たとえば酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土
粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シ
リカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、水
酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、その他、カオリ
ン、マイカ、石英粉末、グラファイト、二硫化モリブデ
ン等、さらに繊維質の補強剤や充填剤、たとえばガラス
繊維、セラミック繊維、カーボンファイバー、アルミナ
繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維、ポリエステル繊維
及びポリアミド繊維等である。これらはエポキシ樹脂と
硬化剤の和の100重量部に対して、10〜900重量
部配合される。 着色剤、顔料、難燃剤、たとえば二酸化チタン、鉄
黒、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム黄、カドミ
ウム赤、三酸化アンチモン、赤燐、ブロム化合物及びト
リフェニルホスフェイト等である。これらはエポキシ樹
脂と硬化剤の和の100重量部に対して、0.1〜20
重量部配合される。 さらに、最終的な塗膜、接着層、成形品などにおけ
る樹脂の性質を改善する目的で種々の硬化性モノマー、
オリゴマー及び合成樹脂を配合することができる。たと
えば、モノエポキシ等のエポキシ樹脂用希釈剤、フェノ
ール樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、
塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリ
エステル樹脂等の1種又は2種以上の組み合わせを挙げ
ることができる。これら樹脂類の配合割合は、本発明の
樹脂組成物の本来の性質を損なわない範囲の量、すなわ
ちエポキシ樹脂と硬化剤の和の100重量部に対して5
0重量部以下が好ましい。本発明のエポキシ樹脂、エポ
キシ樹脂用硬化剤及び任意成分の配合手段としては、加
熱溶融混合、ロール、ニーダーによる溶融混練、適当な
有機溶剤を用いての湿式混合及び乾式混合等が挙げられ
る。
【0010】(主剤の第2成分)芳香族エポキシを水素
化して得られる第1成分の脂環式エポキシに比べ、この
第2成分の脂環式エポキシはその分子量が小さい。この
ように分子量の小さな第2成分の脂環式エポキシは第1
成分の脂環式エポキシを架橋するように作用し、エポキ
シ樹脂の耐熱性を向上させる。その結果、耐変色性が向
上し、また封止部材の機械的・物理的特性、即ち耐割れ
性が向上する。第2成分の脂環式エポキシはエポキシシ
クロヘキセニル基を含むものが好ましく、例えば、3,4-
エポキシシクロヘキセニルメチル3',4'-エポキシシクロ
ヘキセンカルボキシレート(化4参照)を用いることが
できる。
化して得られる第1成分の脂環式エポキシに比べ、この
第2成分の脂環式エポキシはその分子量が小さい。この
ように分子量の小さな第2成分の脂環式エポキシは第1
成分の脂環式エポキシを架橋するように作用し、エポキ
シ樹脂の耐熱性を向上させる。その結果、耐変色性が向
上し、また封止部材の機械的・物理的特性、即ち耐割れ
性が向上する。第2成分の脂環式エポキシはエポキシシ
クロヘキセニル基を含むものが好ましく、例えば、3,4-
エポキシシクロヘキセニルメチル3',4'-エポキシシクロ
ヘキセンカルボキシレート(化4参照)を用いることが
できる。
【化4】
【0011】(第1成分と第2成分との配合比)第1成
分と第2成分の配合比は、主剤において、第2成分が1
0重量%以上30重量%未満とすることが好ましい。図
1に示すように、第2成分の配合比が10重量%に満た
ないと、耐変色性が十分でなくなる。他方、第2成分の
配合が不必要に多いと、耐割れ性が十分でなくなるの
で、この発明では第2成分の上限を30重量%未満とし
た。なお、図1は、第1成分(ジャパンエポキシレジン
(株)製、商品名:エピコ−トYL6663)と第2成分
(ダイセル化学(株)製、商品名:セロキサイド2021
P)との配合比(横軸参照)に対する高温加速試験(1
50℃、24時間)後の全光束(LEDから放出される
光の全量)変化量(縦軸参照)の関係を示している。第
1成分と第2成分のより好ましい配合比は、主剤におい
て、第2成分が10重量%以上25重量%以下であり、
更に好ましくは10重量%以上20重量%未満である。
分と第2成分の配合比は、主剤において、第2成分が1
0重量%以上30重量%未満とすることが好ましい。図
1に示すように、第2成分の配合比が10重量%に満た
ないと、耐変色性が十分でなくなる。他方、第2成分の
配合が不必要に多いと、耐割れ性が十分でなくなるの
で、この発明では第2成分の上限を30重量%未満とし
た。なお、図1は、第1成分(ジャパンエポキシレジン
(株)製、商品名:エピコ−トYL6663)と第2成分
(ダイセル化学(株)製、商品名:セロキサイド2021
P)との配合比(横軸参照)に対する高温加速試験(1
50℃、24時間)後の全光束(LEDから放出される
光の全量)変化量(縦軸参照)の関係を示している。第
1成分と第2成分のより好ましい配合比は、主剤におい
て、第2成分が10重量%以上25重量%以下であり、
更に好ましくは10重量%以上20重量%未満である。
【0012】(硬化剤)この発明では、硬化剤としてカ
チオン重合触媒を使用する。カチオン重合触媒を使用す
るときは適当な酸化防止剤及び/又は光安定剤を選択配
合し、エポキシ樹脂の変色をできる限り抑制することが
好ましい。カチオン重合触媒を用いると、エポキシ環が
開裂してエポキシ基同士が反応してエーテル結合を形成
する。カチオン重合触媒は一般的に活性種及び官能種を
持たないので、エポキシ樹脂中に残存してもIII族窒化
物系化合物半導体発光素子からの光に対して不活性であ
る。
チオン重合触媒を使用する。カチオン重合触媒を使用す
るときは適当な酸化防止剤及び/又は光安定剤を選択配
合し、エポキシ樹脂の変色をできる限り抑制することが
好ましい。カチオン重合触媒を用いると、エポキシ環が
開裂してエポキシ基同士が反応してエーテル結合を形成
する。カチオン重合触媒は一般的に活性種及び官能種を
持たないので、エポキシ樹脂中に残存してもIII族窒化
物系化合物半導体発光素子からの光に対して不活性であ
る。
【0013】かかるカチオン重合触媒として、スルホニ
ウム塩、アンモニウム塩及びホスホニウム塩等のオニウ
ム塩並びにシラノール・アルミニウム錯体等の周知のも
のが利用可能である。例えば特許第2875479号、特開平2
-289611号公報、特開平11-29609号公報に記載のカチオ
ン重合触媒を例示できる。より好ましくはスルホニウム
塩系のカチオン重合触媒を用いる。カチオン重合触媒の
配合量は、当該触媒の性能に依存するが、エポキシ樹脂
に対して0.1〜5.0重量%配合することが好まし
い。
ウム塩、アンモニウム塩及びホスホニウム塩等のオニウ
ム塩並びにシラノール・アルミニウム錯体等の周知のも
のが利用可能である。例えば特許第2875479号、特開平2
-289611号公報、特開平11-29609号公報に記載のカチオ
ン重合触媒を例示できる。より好ましくはスルホニウム
塩系のカチオン重合触媒を用いる。カチオン重合触媒の
配合量は、当該触媒の性能に依存するが、エポキシ樹脂
に対して0.1〜5.0重量%配合することが好まし
い。
【0014】(その他の助剤)その他の助剤としては既
述のように特開平11−274571号公報で挙げられ
ているものを使用できることは勿論であるが、本発明者
は光安定剤に着目して検討を進めてきた。安定剤におい
てベンゼン環が含まれていると、そのベンゼン環が緑色
系ないし青色光を吸収する。従って、その配合量が多く
なると、発光効率を低下させるおそれがある。
述のように特開平11−274571号公報で挙げられ
ているものを使用できることは勿論であるが、本発明者
は光安定剤に着目して検討を進めてきた。安定剤におい
てベンゼン環が含まれていると、そのベンゼン環が緑色
系ないし青色光を吸収する。従って、その配合量が多く
なると、発光効率を低下させるおそれがある。
【0015】本発明者らの検討によれば、緑色系ないし
青色系の発光素子(主発光波長ピーク:550〜420
nm)を用いる場合、安定剤の配合量は封止部材におい
て10重量%以下にすることが好ましい。このような安
定剤としてBHT(ジブチルヒドロキシトルエン)(化
学式5)などのフェノール系酸化防止剤を挙げることが
できる。
青色系の発光素子(主発光波長ピーク:550〜420
nm)を用いる場合、安定剤の配合量は封止部材におい
て10重量%以下にすることが好ましい。このような安
定剤としてBHT(ジブチルヒドロキシトルエン)(化
学式5)などのフェノール系酸化防止剤を挙げることが
できる。
【化5】
また安定剤としてHCA(化学式6)などのリン系光安
定剤を挙げることができる。
定剤を挙げることができる。
【化6】
発光素子が紫外光(主発光波長ピーク:400〜360
nm)を発光するものである場合は、化学式5や化学式
6に示すようにベンゼン環を含む安定剤を配合させない
ことが好ましい。これはベンゼン環が紫外線を強く吸収
して変色するためである。
nm)を発光するものである場合は、化学式5や化学式
6に示すようにベンゼン環を含む安定剤を配合させない
ことが好ましい。これはベンゼン環が紫外線を強く吸収
して変色するためである。
【0016】添加剤として下記の蛍光体を添加すること
もできる。ZnS:Cu,Au,Al、ZnS:Cu,
Al、ZnS:Cu、ZnS:Mn、ZnS:Eu、Y
VO 4:Eu、YVO4:Ce、Y2O2S:Eu、及
びY2O2S:Ceの中から選ばれる一又は二以上の蛍
光体が用いられる。ここで、ZnS:Cu,Au,Al
とは、ZnSを母体としてCu、Au、及びAlで付活
したZnS系のフォトルミネセンス蛍光体であり、Zn
S:Cu,Al、ZnS:Cu、ZnS:Mn及びZn
S:Euとは、同じくZnSを母体としてそれぞれCu
とAl、Cu、Mn、及びEuで付活したフォトルミネ
センス蛍光体である。同様に、YVO4:Eu及びYV
O4:CeはYVO4を母体としてそれぞれEu及びC
eで付活した蛍光体であり、Y2O2S:Eu及びY2
O2S:CeはY2O2を母体としてそれぞれEu及び
Ceで付活した蛍光体である。これらの蛍光体は、青色
〜緑色の光に対して吸収スペクトルを有し、励起波長よ
りも波長の長い光を発光する。上記蛍光体の中でも、Z
nS:Eu、YVO4:Ce及びY2O2S:Ceは、
青色〜緑色の励起光に対する発光波長がその他の蛍光体
と比較して長いため、即ち、これらの蛍光体からの発光
色はより赤色系であって、その結果、これらの蛍光体か
ら発せられる光と一次光源である発光素子からの光との
混合により得られる光はより白色に近い色となる。この
ように、より白色に近い発光色を得るためには、Zn
S:Eu、YVO4:Ce及びY2O2S:Ceの中か
ら選ばれる一又は二以上を蛍光体として選択することが
好ましい。また、CaS:Euを蛍光体として使用する
こともできる。かかる蛍光体によれば赤色系の蛍光が得
られる。更には、特許第2927279号にあるよう
に、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット系蛍光体を使用することもできる。セリウ
ムの付活を省略することもできる。イットリウム・アル
ミニウム・ガーネット系蛍光体において、イットリウム
の一部あるいは全体を、Lu、Sc、La、Gd及びS
mからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素に置換
し、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体を、G
aとInの何れかまたは両方で置換することができる。
更に詳しくは、(RE1−xSmx)3(AlyGa
1−y)5O1 2:Ce(但し、0≦x<1、0≦y≦
1、REは、Y、Gdから選択される少なくとも一種)
である。この場合のIII族窒化物系化合物半導体発光素
子から放出された光は400〜530nmにピーク波長
を持つものとすることが好ましい。
もできる。ZnS:Cu,Au,Al、ZnS:Cu,
Al、ZnS:Cu、ZnS:Mn、ZnS:Eu、Y
VO 4:Eu、YVO4:Ce、Y2O2S:Eu、及
びY2O2S:Ceの中から選ばれる一又は二以上の蛍
光体が用いられる。ここで、ZnS:Cu,Au,Al
とは、ZnSを母体としてCu、Au、及びAlで付活
したZnS系のフォトルミネセンス蛍光体であり、Zn
S:Cu,Al、ZnS:Cu、ZnS:Mn及びZn
S:Euとは、同じくZnSを母体としてそれぞれCu
とAl、Cu、Mn、及びEuで付活したフォトルミネ
センス蛍光体である。同様に、YVO4:Eu及びYV
O4:CeはYVO4を母体としてそれぞれEu及びC
eで付活した蛍光体であり、Y2O2S:Eu及びY2
O2S:CeはY2O2を母体としてそれぞれEu及び
Ceで付活した蛍光体である。これらの蛍光体は、青色
〜緑色の光に対して吸収スペクトルを有し、励起波長よ
りも波長の長い光を発光する。上記蛍光体の中でも、Z
nS:Eu、YVO4:Ce及びY2O2S:Ceは、
青色〜緑色の励起光に対する発光波長がその他の蛍光体
と比較して長いため、即ち、これらの蛍光体からの発光
色はより赤色系であって、その結果、これらの蛍光体か
ら発せられる光と一次光源である発光素子からの光との
混合により得られる光はより白色に近い色となる。この
ように、より白色に近い発光色を得るためには、Zn
S:Eu、YVO4:Ce及びY2O2S:Ceの中か
ら選ばれる一又は二以上を蛍光体として選択することが
好ましい。また、CaS:Euを蛍光体として使用する
こともできる。かかる蛍光体によれば赤色系の蛍光が得
られる。更には、特許第2927279号にあるよう
に、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム
・ガーネット系蛍光体を使用することもできる。セリウ
ムの付活を省略することもできる。イットリウム・アル
ミニウム・ガーネット系蛍光体において、イットリウム
の一部あるいは全体を、Lu、Sc、La、Gd及びS
mからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素に置換
し、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体を、G
aとInの何れかまたは両方で置換することができる。
更に詳しくは、(RE1−xSmx)3(AlyGa
1−y)5O1 2:Ce(但し、0≦x<1、0≦y≦
1、REは、Y、Gdから選択される少なくとも一種)
である。この場合のIII族窒化物系化合物半導体発光素
子から放出された光は400〜530nmにピーク波長
を持つものとすることが好ましい。
【0017】(封止部材の成形)このようにして調製さ
れたエポキシ樹脂により発光素子を囲繞する透光性の封
止部材が形成される。封止部材の形状は特に限定されな
いが、レンズ効果の得られるような砲弾型とすることが
好ましい。かかる封止部材の全ての部分が本願発明に係
るエポキシ樹脂で形成される必要はない。最も劣化が進
む発光素子の周囲を本願発明に係るエポキシ樹脂で形成
し、他の部分を他の透光性材料で形成することもでき
る。封止部材の製造時において、硬化剤及び各種助剤は
主剤及び硬化剤の一方若しくは双方に配合することが出
来る。
れたエポキシ樹脂により発光素子を囲繞する透光性の封
止部材が形成される。封止部材の形状は特に限定されな
いが、レンズ効果の得られるような砲弾型とすることが
好ましい。かかる封止部材の全ての部分が本願発明に係
るエポキシ樹脂で形成される必要はない。最も劣化が進
む発光素子の周囲を本願発明に係るエポキシ樹脂で形成
し、他の部分を他の透光性材料で形成することもでき
る。封止部材の製造時において、硬化剤及び各種助剤は
主剤及び硬化剤の一方若しくは双方に配合することが出
来る。
【0018】(III族窒化物系化合物半導体)III族窒化
物系化合物半導体は、一般式としてAlXGaYIn
1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦
1)で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2
元系、AlxGa1−xN、AlxIn1−xN及びG
axIn1−xN(以上において0<x<1)のいわゆ
る3元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボ
ロン(B)、タリウム(Tl)等で置換しても良く、ま
た、窒素(N)の少なくとも一部もリン(P)、ヒ素
(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で
置換できる。III族窒化物系化合物半導体層は任意のド
ーパントを含むものであっても良い。n型不純物とし
て、Si、Ge、Se、Te、C等を用いることができ
る。p型不純物として、Mg、Zn、Be、Ca、S
r、Ba等を用いることができる。なお、p型不純物を
ドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照
射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことも
可能であるが必須ではない。III族窒化物系化合物半導
体層の形成方法は特に限定されないが、周知の有機金属
気相成長法(MOCVD法)、分子線結晶成長法(MB
E法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッ
タ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によ
って形成することができる。なお、発光素子の構成とし
ては、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造
のものを用いることができる。さらに、量子井戸構造
(単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造)を採用
することもできる。
物系化合物半導体は、一般式としてAlXGaYIn
1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦
1)で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2
元系、AlxGa1−xN、AlxIn1−xN及びG
axIn1−xN(以上において0<x<1)のいわゆ
る3元系を包含する。III族元素の少なくとも一部をボ
ロン(B)、タリウム(Tl)等で置換しても良く、ま
た、窒素(N)の少なくとも一部もリン(P)、ヒ素
(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で
置換できる。III族窒化物系化合物半導体層は任意のド
ーパントを含むものであっても良い。n型不純物とし
て、Si、Ge、Se、Te、C等を用いることができ
る。p型不純物として、Mg、Zn、Be、Ca、S
r、Ba等を用いることができる。なお、p型不純物を
ドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照
射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことも
可能であるが必須ではない。III族窒化物系化合物半導
体層の形成方法は特に限定されないが、周知の有機金属
気相成長法(MOCVD法)、分子線結晶成長法(MB
E法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッ
タ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等によ
って形成することができる。なお、発光素子の構成とし
ては、ホモ構造、ヘテロ構造若しくはダブルへテロ構造
のものを用いることができる。さらに、量子井戸構造
(単一量子井戸構造若しくは多重量子井戸構造)を採用
することもできる。
【0019】(ペースト)ペーストは発光素子をリード
フレーム等へ固定するための接着剤であり、上記の主材
及び硬化材をベース材料として、各種の助剤が混合され
る。銀等の反射性材料を添加することによりいわゆる銀
ペーストとよばれる光反射性のペーストが得られる。ま
た、蛍光材料を添加することにより発光素子の光を波長
変換することも可能である。
フレーム等へ固定するための接着剤であり、上記の主材
及び硬化材をベース材料として、各種の助剤が混合され
る。銀等の反射性材料を添加することによりいわゆる銀
ペーストとよばれる光反射性のペーストが得られる。ま
た、蛍光材料を添加することにより発光素子の光を波長
変換することも可能である。
【0020】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳
細に説明する。III族窒化物系化合物半導体発光素子か
らなる発光素子として、豊田合成株式会社(出願人)の
提供する約485nmにピーク波長を持つLEDを用い
た。かかるLEDの構成は次の通りである。
細に説明する。III族窒化物系化合物半導体発光素子か
らなる発光素子として、豊田合成株式会社(出願人)の
提供する約485nmにピーク波長を持つLEDを用い
た。かかるLEDの構成は次の通りである。
【0021】図2に示すように、発光素子10はリード
フレーム30に設けられるカップ状部33に接着剤20
を用いてマウントされる。接着剤20はエポキシ樹脂の
中に銀をフィラーとして混合させた銀ペーストである。
かかる銀ペーストを用いることにより発光素子10から
の熱の放散がよくなる。尚、銀ペーストに換えて、透明
ペースト、白色ペースト等、他の公知の接着剤を用いて
もよい。発光素子10のp電極及びn電極は、それぞれ
ワイヤ41及び40によりリードフレーム31及び30
にワイヤボンディングされる。このような発光素子10
を後述する各実施例及び比較例の封止部材50で被覆し
た。100℃において発光素子10に30mAの通電を
連続して行い、図2のLED1の全光束の経時変化(全
光束の保持率)を測定した。結果を図3に示す。
フレーム30に設けられるカップ状部33に接着剤20
を用いてマウントされる。接着剤20はエポキシ樹脂の
中に銀をフィラーとして混合させた銀ペーストである。
かかる銀ペーストを用いることにより発光素子10から
の熱の放散がよくなる。尚、銀ペーストに換えて、透明
ペースト、白色ペースト等、他の公知の接着剤を用いて
もよい。発光素子10のp電極及びn電極は、それぞれ
ワイヤ41及び40によりリードフレーム31及び30
にワイヤボンディングされる。このような発光素子10
を後述する各実施例及び比較例の封止部材50で被覆し
た。100℃において発光素子10に30mAの通電を
連続して行い、図2のLED1の全光束の経時変化(全
光束の保持率)を測定した。結果を図3に示す。
【0022】実施例及び比較例の樹脂組成は次の通りで
ある。なお、単位は全て重量部である。これらの一覧表
を図4に示した。 (実施例1)実施例1のエポキシ樹脂組成物は水素添加
により芳香族の二重結合を脂肪環としたビスフェノール
A(以下、「水添ビスA」という)と、それより分子量
の小さい脂環式エポキシと、硬化剤として酸無水物を配
合してなるものであり、具体的には次の通りである。 エピコートYL66631) 80 セロキサイドC2021P2) 20 YLH9353) 0.5 1):ジャパンエポキシレジン株式会社製の水添ビスA
型エポキシ樹脂の商品名、エポキシ等量205(g/e
q) 2):ダイセル化学株式会社製の脂肪族エポキシ樹脂の
商品名、エポキシ等量123(g/eq) 3):カチオン重合触媒(ジャパンエポキシレジン(株)
製のカチオン重合触媒の商品名)
ある。なお、単位は全て重量部である。これらの一覧表
を図4に示した。 (実施例1)実施例1のエポキシ樹脂組成物は水素添加
により芳香族の二重結合を脂肪環としたビスフェノール
A(以下、「水添ビスA」という)と、それより分子量
の小さい脂環式エポキシと、硬化剤として酸無水物を配
合してなるものであり、具体的には次の通りである。 エピコートYL66631) 80 セロキサイドC2021P2) 20 YLH9353) 0.5 1):ジャパンエポキシレジン株式会社製の水添ビスA
型エポキシ樹脂の商品名、エポキシ等量205(g/e
q) 2):ダイセル化学株式会社製の脂肪族エポキシ樹脂の
商品名、エポキシ等量123(g/eq) 3):カチオン重合触媒(ジャパンエポキシレジン(株)
製のカチオン重合触媒の商品名)
【0023】(実施例2)実施例2のエポキシ樹脂組成
物は上記実施例1と同じ組成物に安定剤を配合してなる
ものであり、具体的には次の通りである。 BHT5) 0.05 HCA6) 0.05 5):安定剤(化学式5参照) 6):安定剤(化学式6参照)
物は上記実施例1と同じ組成物に安定剤を配合してなる
ものであり、具体的には次の通りである。 BHT5) 0.05 HCA6) 0.05 5):安定剤(化学式5参照) 6):安定剤(化学式6参照)
【0024】(実施例3)実施例3のエポキシ樹脂組成
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 0.1 HCA 0.1
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 0.1 HCA 0.1
【0025】(実施例4)実施例4のエポキシ樹脂組成
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 1 HCA 1
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 1 HCA 1
【0026】(実施例5)実施例5のエポキシ樹脂組成
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 2 HCA 2
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 2 HCA 2
【0027】(実施例6)実施例6のエポキシ樹脂組成
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 2 HCA 0
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 2 HCA 0
【0028】(実施例7)実施例7のエポキシ樹脂組成
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 0 HCA 2
物は上記実施例2と同じ組成物において安定剤の配合比
を変化させたものであり、具体的には次の通りである。 BHT 0 HCA 2
【0029】(比較例1)比較例1のエポキシ樹脂組成
物はビスフェノールA(水素添加無し)と、それより分
子量の小さい脂環式エポキシと、硬化剤として酸無水物
と、安定剤とを配合してなるものであり、具体的には次
の通りである。 エピコート828EL8) 60 セロキサイドC2021P 40 YLH935 0.5 BHT 0.1 HCA 0.1 8):ジャパンエポキシレジン株式会社製のビスA型エ
ポキシ樹脂の商品名、エポキシ等量186(g/eq)
物はビスフェノールA(水素添加無し)と、それより分
子量の小さい脂環式エポキシと、硬化剤として酸無水物
と、安定剤とを配合してなるものであり、具体的には次
の通りである。 エピコート828EL8) 60 セロキサイドC2021P 40 YLH935 0.5 BHT 0.1 HCA 0.1 8):ジャパンエポキシレジン株式会社製のビスA型エ
ポキシ樹脂の商品名、エポキシ等量186(g/eq)
【0030】図3の結果から分かるように、比較例に比
べて各実施例のエポキシ樹脂は時間が経過しても全光束
の保持率の低下が抑制される。
べて各実施例のエポキシ樹脂は時間が経過しても全光束
の保持率の低下が抑制される。
【0031】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【0032】以下、次ぎの事項を開示する。
7 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜420
nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定剤
が含まれる、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか
に記載の発光装置。 8 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、前
記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
発光装置。 11 III族窒化物系化合物半導体発光素子と、該発光
素子用のダイボンディングペーストと、を有する発光装
置であって、前記ペーストは、芳香族エポキシを水素化
して得られる脂環式エポキシからなる第1成分と、該第
1成分より分子量が小さい脂環式エポキシからなる第2
成分とを含む主剤であって、該第2成分の配合量が10
重量%以上30重量%未満である主剤、及びカチオン重
合触媒からなる硬化剤を含む、ことを特徴とする発光装
置。 12 前記芳香族エポキシはビスフェノールA型エポキ
シである、ことを特徴とする11に記載の発光装置。 13 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率が85%
以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ
全塩素の含有量が0.3重量%以下である、ことを特徴
とする11又は12に記載の発光装置。 14 前記主剤における前記第2成分の配合量が10重
量%〜25重量%である、ことを特徴とする11〜13
のいずれかに記載の発光装置。 15 前記発光素子の主発光ピーク波長が550nm以
下である、ことを特徴とする11〜14のいずれかに記
載の発光装置。 16 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜42
0nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定
剤が含まれる、ことを特徴とする11〜15のいずれか
に記載の発光装置。 17 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、
前記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする11〜15のいずれかに記載の発
光装置。 21 芳香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポ
キシからなる第1成分と、該第1成分より分子量が小さ
い脂環式エポキシからなる第2成分とを含む主剤であっ
て、該第2成分の配合量が10重量%以上30重量%未
満である主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を
含む、ことを特徴とする発光素子用の封止部材。 22 前記芳香族エポキシはビスフェノールA型エポキ
シである、ことを特徴とする21に記載の封止部材。 23 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率が85%
以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ
全塩素の含有量が0.3重量%以下である、ことを特徴
とする21又は22に記載の封止部材。 24 前記主剤における前記第2成分の配合量が10重
量%〜25重量%である、ことを特徴とする21〜23
のいずれかに記載の封止部材。 25 前記発光素子の主発光ピーク波長が550nm以
下である、ことを特徴とする21〜24のいずれかに記
載の封止部材。 26 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜42
0nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定
剤が含まれる、ことを特徴とする21〜25のいずれか
に記載の封止部材。 27 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、
前記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする21〜25のいずれかに記載の封
止部材。 31 芳香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポ
キシからなる第1成分と、該第1成分より分子量が小さ
い脂環式エポキシからなる第2成分とを含む主剤であっ
て、該第2成分の配合量が10重量%以上30重量%未
満である主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を
含む、ことを特徴とする発光素子のダイボンディング用
のペースト。 32 前記芳香族エポキシはビスフェノールA型エポキ
シである、ことを特徴とする31に記載のペースト。 33 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率が85%
以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ
全塩素の含有量が0.3重量%以下である、ことを特徴
とする31又は32に記載のペースト。 34 前記主剤における前記第2成分の配合量が10重
量%〜25重量%である、ことを特徴とする31〜33
のいずれかに記載のペースト。 35 前記発光素子の主発光ピーク波長が550nm以
下である、ことを特徴とする31〜34のいずれかに記
載のペースト。 36 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜42
0nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定
剤が含まれる、ことを特徴とする31〜35のいずれか
に記載のペースト。 37 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、
前記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする31〜35のいずれかに記載のペ
ースト。
nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定剤
が含まれる、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか
に記載の発光装置。 8 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、前
記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
発光装置。 11 III族窒化物系化合物半導体発光素子と、該発光
素子用のダイボンディングペーストと、を有する発光装
置であって、前記ペーストは、芳香族エポキシを水素化
して得られる脂環式エポキシからなる第1成分と、該第
1成分より分子量が小さい脂環式エポキシからなる第2
成分とを含む主剤であって、該第2成分の配合量が10
重量%以上30重量%未満である主剤、及びカチオン重
合触媒からなる硬化剤を含む、ことを特徴とする発光装
置。 12 前記芳香族エポキシはビスフェノールA型エポキ
シである、ことを特徴とする11に記載の発光装置。 13 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率が85%
以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ
全塩素の含有量が0.3重量%以下である、ことを特徴
とする11又は12に記載の発光装置。 14 前記主剤における前記第2成分の配合量が10重
量%〜25重量%である、ことを特徴とする11〜13
のいずれかに記載の発光装置。 15 前記発光素子の主発光ピーク波長が550nm以
下である、ことを特徴とする11〜14のいずれかに記
載の発光装置。 16 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜42
0nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定
剤が含まれる、ことを特徴とする11〜15のいずれか
に記載の発光装置。 17 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、
前記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする11〜15のいずれかに記載の発
光装置。 21 芳香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポ
キシからなる第1成分と、該第1成分より分子量が小さ
い脂環式エポキシからなる第2成分とを含む主剤であっ
て、該第2成分の配合量が10重量%以上30重量%未
満である主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を
含む、ことを特徴とする発光素子用の封止部材。 22 前記芳香族エポキシはビスフェノールA型エポキ
シである、ことを特徴とする21に記載の封止部材。 23 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率が85%
以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ
全塩素の含有量が0.3重量%以下である、ことを特徴
とする21又は22に記載の封止部材。 24 前記主剤における前記第2成分の配合量が10重
量%〜25重量%である、ことを特徴とする21〜23
のいずれかに記載の封止部材。 25 前記発光素子の主発光ピーク波長が550nm以
下である、ことを特徴とする21〜24のいずれかに記
載の封止部材。 26 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜42
0nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定
剤が含まれる、ことを特徴とする21〜25のいずれか
に記載の封止部材。 27 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、
前記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする21〜25のいずれかに記載の封
止部材。 31 芳香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポ
キシからなる第1成分と、該第1成分より分子量が小さ
い脂環式エポキシからなる第2成分とを含む主剤であっ
て、該第2成分の配合量が10重量%以上30重量%未
満である主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を
含む、ことを特徴とする発光素子のダイボンディング用
のペースト。 32 前記芳香族エポキシはビスフェノールA型エポキ
シである、ことを特徴とする31に記載のペースト。 33 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率が85%
以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であり、かつ
全塩素の含有量が0.3重量%以下である、ことを特徴
とする31又は32に記載のペースト。 34 前記主剤における前記第2成分の配合量が10重
量%〜25重量%である、ことを特徴とする31〜33
のいずれかに記載のペースト。 35 前記発光素子の主発光ピーク波長が550nm以
下である、ことを特徴とする31〜34のいずれかに記
載のペースト。 36 前記発光素子の主発光ピークが550nm〜42
0nmであって、前記封止部材に10重量%以下の安定
剤が含まれる、ことを特徴とする31〜35のいずれか
に記載のペースト。 37 前記発光素子の主発光ピークが紫外領域にあり、
前記封止部材にはベンゼン環を有する安定剤が含まれな
い、ことを特徴とする31〜35のいずれかに記載のペ
ースト。
【図1】図1は主剤における第1成分と第2成分の配合
比と耐変色性との関係を示すグラフ図である。
比と耐変色性との関係を示すグラフ図である。
【図2】図2は実施例の発光装置の構成を模式的に示す
断面図である。
断面図である。
【図3】図3はこの発明の実施例1−7及び比較例1に
おける全光束保持率の経時変化を示すグラフである。
おける全光束保持率の経時変化を示すグラフである。
【図4】図4は実施例1−7及び比較例1の配合を示す
表図である。
表図である。
10 LED
20 銀ペースト
30 マウントリード
31 インナーリード
50 封止部材
フロントページの続き
(72)発明者 松村 佳苗
愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1
番地 豊田合成株式会社内
(72)発明者 安川 武正
愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1
番地 豊田合成株式会社内
Fターム(参考) 4J036 AB01 AB03 AB07 AC13 AD08
AF06 AJ10 CC04 DB05 DB15
DC03 DC04 DC06 DC09 DC10
DC40 DC46 DD02 DD07 FA10
FA12 GA02 GA03 GA16 JA07
5F041 AA44 CA04 CA34 CA40 CA46
DA02 DA18 DA44
Claims (6)
- 【請求項1】 III族窒化物系化合物半導体発光素子
と、 該発光素子の光放出側を被覆する封止部材と、を有する
発光装置であって、 前記封止部材は、 芳香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポキシか
らなる第1成分と、該第1成分より分子量が小さい脂環
式エポキシからなる第2成分とを含む主剤であって、該
第2成分の配合量が10重量%以上30重量%未満であ
る主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を含む、
ことを特徴とする発光装置。 - 【請求項2】 前記芳香族エポキシはビスフェノールA
型エポキシである、ことを特徴とする請求項1に記載の
発光装置。 - 【請求項3】 前記主剤の第1成分は芳香環の水素化率
が85%以上で、エポキシ基の損失率が20%以下であ
り、かつ全塩素の含有量が0.3重量%以下である、こ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 - 【請求項4】 前記主剤における前記第2成分の配合量
が10重量%〜25重量%である、ことを特徴とする請
求項1〜3のいずれかに記載の発光装置。 - 【請求項5】 前記発光素子の主発光ピーク波長が55
0nm以下である、ことを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載の発光装置。 - 【請求項6】 III族窒化物系化合物半導体発光素子
と、 該発光素子を固定するペーストと、 を有する発光装置であって、 前記ペーストは、 芳香族エポキシを水素化して得られる脂環式エポキシか
らなる第1成分と、該第1成分より分子量が小さい脂環
式エポキシからなる第2成分とを含む主剤であって、該
第2成分の配合量が10重量%以上30重量%未満であ
る主剤、及びカチオン重合触媒からなる硬化剤を含む、
ことを特徴とする発光装置。
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2002016182A Withdrawn JP2003212959A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 発光装置 |
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-
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