JP2011074116A

JP2011074116A - エポキシ樹脂組成物

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Publication number: JP2011074116A
Application number: JP2009224292A
Authority: JP
Inventors: Shinji Mizumura; 宜司水村
Original assignee: Namics Corp
Current assignee: Namics Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP5186459B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、保存安定性に優れ、硬化後に耐熱性、耐光性及び接着強度の点でバランスよく優れるエポキシ樹脂組成物を提供することである。特に、耐熱性、耐光性に優れるＬＥＤ等の半導体発光装置を提供することができる、保存安定性が良好なエポキシ樹脂組成物を提供することである。
【解決手段】（Ａ）一般式（１）で示されるエポキシ樹脂、及び（Ｂ）２−エチルへキサン酸マグネシウムを含有し、（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分が０．５〜４重量部であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物、特に半導体発光装置における接着剤、封止樹脂、モールド樹脂及びポッティング樹脂、中でもＬＥＤ用ダイボンディング剤として用いられるエポキシ樹脂組成物に関し、これを用いて得られるＬＥＤに関する。

耐熱性及び透明性が要求される用途に適したエポキシ樹脂組成物としては、脂環式エポキシ樹脂に芳香族スルホニウム塩等のカチオン系硬化剤を組み合わせたエポキシ樹脂組成物が知られている。しかしながら、これらのエポキシ樹脂組成物は、硬化後に、光、特に青色や白色等の短波長光の照射によって、黄変を起こし易く、また、黄変した硬化物は、短波長光を吸収し易くなり光の透過率が低下するという問題があり、特にＬＥＤ用途には適していない。さらに、エポキシ樹脂組成物を封止剤として用いた場合、半導体装置の発熱によっても硬化物が黄変を起こしてしまうという問題があり、特に高出力のＬＥＤの封止剤として適していない。

上記の光透過性の問題を解決すべく、脂環式エポキシ樹脂を直鎖状ポリシロキサンで変性させたエポキシ樹脂に、酸無水物系硬化剤と硬化触媒を組み合わせたエポキシ樹脂組成物（特許文献１参照）、脂環式エポキシ樹脂を有するシロキサン誘導体にアルミニウムキレート化合物を組み合わせたエポキシ樹脂組成物（特許文献２参照）も提案されているが、硬化後の耐光性及び耐熱性、特に耐熱性が十分でない上に、エポキシ樹脂組成物の保存安定性に欠けており、作業性の点で問題がある。

特開平７−２５９８７号公報特開２００６−２９０９９８号公報

本発明の目的は、保存安定性に優れるとともに、硬化後に、耐熱性、耐光性及び接着強度の点でバランスよく優れるエポキシ樹脂組成物を提供することであり、特に、耐熱性、耐光性及び接着強度の点でバランスよく優れるＬＥＤ等の半導体発光装置を提供することができる、保存安定性が良好なエポキシ樹脂組成物を提供することである。

本発明は、（Ａ）一般式（１）：

（式中、各Ｒ¹は、独立して、末端にエポキシシクロヘキシル基を有する炭素数１〜５のアルキル基を表し、各Ｒ²は、独立して、炭素数１〜３のアルキル基を表し、ｎは３〜５の整数を表す）で示されるエポキシ樹脂、及び
（Ｂ）２−エチルへキサン酸マグネシウム
を含有し、（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分が０．５〜４重量部であることを特徴とする、エポキシ樹脂組成物である。

また、本発明のＬＥＤは、上記エポキシ樹脂組成物を使用して製造することを特徴とする。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、硬化後に、耐熱性、耐光性及び接着強度の点でバランスよく優れる。

また、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、特に、耐熱性、耐光性及び接着強度の点でバランスよく優れるＬＥＤ等の半導体発光装置を提供することができる。

青色ＨＩＤランプの波長と相対強度を示す図である。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、（Ａ）一般式（１）：

（式中、各Ｒ¹は、独立して、末端にエポキシシクロヘキシル基を有する炭素数１〜５のアルキル基を表し、各Ｒ²は、独立して、炭素数１〜３のアルキル基を表し、ｎは３〜５の整数を表す）で示されるエポキシ樹脂、及び
（Ｂ）２−エチルへキサン酸マグネシウム
を含有する。

（Ａ）成分により、硬化後のエポキシ樹脂組成物の耐光性が図られる。（Ａ）成分のＲ¹は、末端にエポキシシクロヘキシル基を有する、直鎖又は分岐の炭素数１〜５のアルキル基であることが好ましく、特に、３，４−エポキシシクロヘキシル基を有する、直鎖または分岐の炭素数２〜３のアルキル基が好ましい。

また、Ｒ²は、メチル基であることが好ましく、ｎは４であることが好ましい。

（Ａ）成分としては、式（２）：

で表されるものが特に好ましい。

（Ｂ）成分により、エポキシ樹脂組成物の保存安定性が図られる。

（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対して、０．５〜４重量部である。（Ｂ）成分の配合量を、この範囲とすることにより、硬化後における耐熱性及び接着強度を同時に良好にすることができる。（Ｂ）成分は、好ましくは０．８〜３．５重量部である。

さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、ペーストの粘度を高める観点から、（Ｃ）シリカ粉末を含有させることができる。シリカ粉末は、結晶質シリカ、非晶質シリカのいずれも使用することができるが、非晶質シリカが好ましい。また、溶融シリカ、ヒュームドシリカ、粉砕シリカ等を使用することができるが、溶融シリカが好ましい。シリカ粉末は表面処理をしたものも使用することができる。

シリカ粉末の形状は、特に限定されず、球状、りん片状、針状、不定形等が挙げられる。エポキシ樹脂組成物の作業性の点から、球状が好ましい。

シリカ粉末の平均粒子寸法としては、作業性及びシリカ粒子の沈降防止の点から、０．３μｍ以下のものが好ましい。より好ましくは５〜１５０ｎｍであり、特に５〜５０ｎｍのものが好ましい。平均粒子寸法は、球状の場合は粒子径、りん片状の場合は粒子薄片の長径、針状の場合は長さ、不定形状の場合は粒子の長径のそれぞれ平均をいい、電界放射型走査電子顕微鏡(ＦＥ−ＳＥＭ)で測定した値とする。

シリカ粉末は、（Ａ）成分１００重量部に対して、０．０１〜２０重量部であることが好ましく、１〜１５重量部であることが特に好ましい。

本発明は、本発明の効果を損なわない範囲で、粘度調整剤、消泡剤、難燃剤、酸化防止剤、溶剤等を任意成分として含有することができる。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体発光装置における接着剤、封止樹脂、モールド樹脂又はポッティング樹脂として用いることが好ましく、特に、ＬＥＤ用ダイボンディング剤として用いることが好ましい。

本発明のエポキシ樹脂組成物を、半導体発光装置のチップ、基板、リードフレーム等に塗布、印刷、滴下等し、１２０〜２００℃で１分〜３時間（例えば、１４０〜１８０℃で０．５〜２時間）、エポキシ樹脂組成物を硬化することにより、ＬＥＤ等の半導体発光装置を製造することができる。ＬＥＤチップは、青色ＬＥＤチップ、白色ＬＥＤチップのいずれも使用することができる。

本発明によれば、保存安定性に優れ、硬化後に耐熱性、耐光性及び接着強度の点でバランスよく優れるエポキシ樹脂組成物が得られる。エポキシ樹脂組成物の保存安定性は、例えば、増粘率の経時変化を測定することにより評価することができる。硬化後のエポキシ樹脂組成物の耐熱性は、例えば、高温保持後の色の変化を測定することにより、耐光性は、例えば、ブルーライト等の短波長光の照射前後の色の変化を測定することにより評価することができる。

本発明について、実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、部、％はことわりのない限り、重量部、重量％を表す。

表１に示す配合で各成分を混合して、実施例及び比較例のエポキシ樹脂組成物を調製した。

実施例及び比較例の各剤について、下記の試験を行った。
（１）増粘率
各組成物の初期粘度を、２５℃で、トキメック製粘度計（型番：ＴＶＥ−２２、３°コーンＲ９．７ローター）でローターの回転数を毎分５回転数で測定した。結果を表２に示す。次に、各組成物を２５℃で４８時間保持した後、初期粘度と同様に粘度を測定した。増粘率（％）を、（２５℃で４８時間保持後の粘度−初期粘度）／（初期粘度）×１００により求めた。結果を表１に示す。

（２）接着強度
ＡｇメッキＣｕフレーム上に、０．１３ｍg／点で塗布し、その上にシリコンチップ（幅１ｍｍ、長さ１ｍｍ、厚さ０．３３ｍｍ）を圧着し、１５０℃、１時間で組成物を硬化させて、フレームとチップを接合した。その後、ボンドテスター（Dage社製、Series4000）を用い、室温（２５℃）及び１２０℃で、剪断速度０．１ｍｍ／秒で、剪断強度を測定した。結果を表１に示す。

（３）耐熱性
ＡｇメッキＣｕフレーム上に、各組成物を０．１ｍＬポッティングし、１５０℃、１時間で硬化させた。得られた硬化膜を、１５０℃及び２００℃にそれぞれ設定された乾燥機中に放置し、所定の時間が経過した時点で目視にて透明性を確認し、無色透明であれば○、淡黄色透明であれば△、黄変していれば×と評価した。結果を表１に示す。

（４）耐光性
青色ＨＩＤランプ（図１に波長と相対強度を示す）を用い、ランプから５０cmの距離に、上記硬化膜を設置して、光を照射し、所定の時間が経過した時点で目視にて透明性を確認し、無色透明であれば○、淡黄色透明であれば△、黄変していれば×と評価した。結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜３の組成物は、粘度の変化が小さく、保存安定性に優れるとともに、室温及び１２０℃の両方で接着強度に優れ、また、硬化後の耐熱性、耐光性も良好である。一方、２−エチルへキサン酸マグネシウムの配合量が本発明の範囲を下回る比較例１は、接着強度に劣り、また本発明の範囲を上回る比較例２は、耐熱性及び耐光性の点で劣る結果となった。また、２−エチルへキサン酸塩に代えてベヘン酸塩を使用した比較例３、マグネシウム塩に代えて亜鉛酸塩を使用した比較例４、従来のアルミニウムキレートを使用した比較例５は、いずれも耐熱性及び耐光性に劣る結果となった。さらに、本発明に対して、比較例３は接着強度の面でも及ばず、比較例４は１２０℃での接着強度の低下が顕著であり、比較例５は保存安定性に劣っていた。

これらの結果から、本発明のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性に優れ、硬化後の耐熱性、耐光性及び接着強度の点においてバランスよく優れたものであり、ＬＥＤ等の半導体発光装置における使用に好適であることがわかる。さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、保存安定性にも優れていることから、作業面でも便利である。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、特に、耐光性と耐熱性に優れたＬＥＤ等の半導体発光装置を提供することができ、半導体発光装置の発展に寄与するものである。

Claims

（Ａ）一般式（１）：

（式中、各Ｒ¹は、独立して、末端にエポキシシクロヘキシル基を有する炭素数１〜５のアルキル基を表し、各Ｒ²は、独立して、炭素数１〜３のアルキル基を表し、ｎは３〜５の整数を表す）で示されるエポキシ樹脂、及び
（Ｂ）２−エチルへキサン酸マグネシウム
を含有し、
（Ａ）成分１００重量部に対し、（Ｂ）成分が０．５〜４重量部であることを特徴とする、エポキシ樹脂組成物。
（Ａ）成分が、式（２）：

で示されるエポキシ樹脂である、請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
さらに、（Ｃ）シリカ粉末を含有する、請求項１又は２のエポキシ樹脂組成物。
半導体発光装置における接着剤、封止樹脂、モールド樹脂又はポッティング樹脂として用いられる、請求項１〜３のいずれか１項記載のエポキシ樹脂組成物。
ＬＥＤ用ダイボンディング剤である、請求項１〜４のいずれか１項記載のエポキシ樹脂組成物。
請求項１〜５のいずれか１項記載のエポキシ樹脂組成物を使用して製造したＬＥＤ。