JP2012015485A - Led package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上にLEDチップを実装し、更に蛍光体を含有する樹脂で封止するLEDパッケージに関する。 The present invention relates to an LED package in which an LED chip is mounted on a substrate and sealed with a resin containing a phosphor.
基板上にLEDチップを実装し、更に蛍光体を含有する樹脂で封止するLEDパッケージでは、LEDチップからの発光と、蛍光体からの励起光と、の混色により、所望の波長光を得ている。白色LEDとして用いられるLEDパッケージの場合、LEDチップとして青色発光のLEDチップを使用し、YAG(イットリウムアルミニウムガーネット)などの蛍光体を含んだ樹脂で封止する。LEDからの青色発光と、蛍光体からの黄色領域の励起光と、の混色により、擬似白色光を得ている。 In an LED package in which an LED chip is mounted on a substrate and sealed with a resin containing a phosphor, light having a desired wavelength is obtained by color mixture of light emitted from the LED chip and excitation light from the phosphor. Yes. In the case of an LED package used as a white LED, a blue light emitting LED chip is used as the LED chip, and is sealed with a resin containing a phosphor such as YAG (yttrium aluminum garnet). Pseudo white light is obtained by mixing the blue light emitted from the LED and the yellow region excitation light from the phosphor.
白色LEDは、その低エネルギー消費(高効率)、長寿命の利点により、近年、蛍光灯などの従来の白色光源から急速に置きかわりつつある。しかし、高出力の要求に応えるためには、入力電流を高くして高輝度を得る手法をとる必要があり、LEDそのものの発熱量が大きくなり、放熱の問題がクローズアップされている。
ここで、上述した構造のLEDパッケージの場合、放熱による劣化対象はLEDチップではなく、封止用の樹脂材料であり、耐熱性の高いシリコーン系の樹脂、ハイブリッド樹脂などが検討開発されており、進歩が著しい(特許文献1,2参照)。
White LEDs are rapidly replacing conventional white light sources such as fluorescent lamps in recent years because of their low energy consumption (high efficiency) and long life. However, in order to meet the demand for high output, it is necessary to take a method of obtaining high brightness by increasing the input current, the amount of heat generated by the LED itself increases, and the problem of heat dissipation is highlighted.
Here, in the case of the LED package having the structure described above, the degradation target due to heat dissipation is not the LED chip but a sealing resin material, and a heat-resistant silicone resin, a hybrid resin, and the like have been studied and developed. Significant progress (see Patent Documents 1 and 2).
上記構造のLEDパッケージでは、基板上にLEDチップを実装した後、上記した封止用の樹脂材料を、塗布法やディスペンサーなどを用いた滴下法により供給し、該樹脂材料が硬化することによって封止が行われる。ここで、上記した樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の親和性が不足していると、これらの表面に対する、供給された樹脂材料のなじみが悪くなるため、基板上に形成される樹脂層に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となる場合がある。このような状態で樹脂材料が硬化すると、製造後のLEDパッケージにおいて、樹脂層中に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となる。
製造後のLEDパッケージにおいて、樹脂層中に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態であると、気泡や隙間が存在することによって生じる散乱や吸収により、LEDパッケージの発光効率にバラツキが生じ、歩留まりを落とす原因になっていた。
In the LED package having the above structure, after the LED chip is mounted on the substrate, the sealing resin material is supplied by a dropping method using a coating method or a dispenser, and the resin material is cured to be sealed. Is stopped. Here, the affinity between the resin material described above and the surface of the substrate and / or the structure (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) provided on the substrate is insufficient. In addition, since the familiarity of the supplied resin material with respect to these surfaces deteriorates, bubbles are mixed in the resin layer formed on the substrate, and the resin layer and the substrate (and / or the structure provided on the substrate). In some cases, a gap exists between the object and the object. When the resin material is cured in such a state, in the manufactured LED package, a state in which bubbles are mixed in the resin layer or between the resin layer and the substrate (and / or a structure provided on the substrate). A gap exists.
In the LED package after manufacture, if bubbles are mixed in the resin layer, or if there is a gap between the resin layer and the substrate (and / or a structure provided on the substrate), Scattering and absorption caused by the presence of the gap caused variations in the light emission efficiency of the LED package, resulting in a decrease in yield.
また、LEDチップは発光時には高温になることから、上記した樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の密着性が不足していると、基板と樹脂材料との間の熱膨張性の差とに起因して、基板(および/または基板上に設けられた構造物)から樹脂層が剥離を起こすケースもあった。樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する場合も、基板と樹脂材料との間の熱膨張性の差とに起因して、基板(および/または基板上に設けられた構造物)から樹脂層が剥離を起こすケースもあった。
これらの場合、初期の製品ではわからないものの、LED点灯に伴う高温使用条件下における経時劣化として表れ、一定時間経過後突然輝度の低下などの現象として発現することになってしまい非常に不都合である。
Further, since the LED chip becomes high temperature during light emission, the surface of the resin material and the structure provided on the substrate surface and / or the substrate (for example, a silver thin film formed on the copper electrode as a reflection film) is provided. If the adhesion between the resin layer and the resin material is insufficient, the resin layer peels off from the substrate (and / or the structure provided on the substrate) due to the difference in thermal expansion between the substrate and the resin material. There was a case that caused. Even when there is a gap between the resin layer and the substrate (and / or a structure provided on the substrate), the difference between the thermal expansion property between the substrate and the resin material causes the substrate (and In some cases, the resin layer peeled off from the structure provided on the substrate).
In these cases, although it is not known in the initial product, it appears as a deterioration with time under the high temperature use condition accompanying the lighting of the LED, and it appears as a phenomenon such as a sudden decrease in luminance after a certain period of time, which is very inconvenient.
更に近年、主に電球用途等の為により均一な発光や放熱性の高いLEDパッケージを実現する目的で多数のLEDチップを電球内部基面に分散させて実装するなどの方策が採用されつつある。LEDチップの光はその特性上点光源として扱われる。この特性は視認性を要求される用途には適当であるが、住宅照明に用いられる電球の光源として利用する場合や、LCDのバックライトとして利用される場合には適切でない場合があり、光学的な拡散素子(拡散板、拡散レンズ)を必要とする場合が多い。特に電球の光源として使用する場合は従来の白熱灯と同様の質感、印象が求められる。これを実現するために既述のレンズなどの拡散素子をLEDパッケージに実装したものを利用したりするほかに、1つのLEDチップを実装した小型LEDパッケージを電球基面内部に多数配置したり、従来は中心部に多数のLEDチップをまとめて配置していたものを、より大きなパッケージ基板上に分散して配置し、各LEDチップそれぞれに封止を行なうことで電球を外側から見た場合の均一性の向上を図るなどの工夫がされている。
前者の場合には多数の小型のLEDパッケージを電球基板上に実装する工程が必要になる。後者の場合においては、電球サイズの基板を1つのパッケージとして扱えるが、従来の一括配置の場合のような「凹部」や「土手剤」を個々に形成、配置せねばならず、封止樹脂の均一形成のためにLEDチップ実装部分に、溝状の凹部を形成する、土手剤を配置するといったコストのかかる工程を必要としている。
Further, in recent years, measures such as mounting a large number of LED chips dispersed on the inner surface of the light bulb are being adopted mainly for the purpose of realizing a more uniform light emission and heat dissipation LED package mainly for light bulb applications. The light from the LED chip is treated as a point light source due to its characteristics. This property is appropriate for applications that require visibility, but may not be appropriate when used as a light source for light bulbs used in residential lighting or as a backlight for LCDs. In many cases, a diffusing element (a diffusing plate or a diffusing lens) is required. In particular, when used as a light source for a light bulb, the same texture and impression as a conventional incandescent lamp are required. In order to achieve this, in addition to using the above-described lens and other diffusing elements mounted on the LED package, a large number of small LED packages mounted with one LED chip are arranged inside the bulb base, Conventionally, a large number of LED chips are arranged together in the center, but are distributed on a larger package substrate, and each LED chip is sealed, and the bulb is viewed from the outside. Ingenuity has been devised to improve uniformity.
In the former case, a process of mounting a large number of small LED packages on a light bulb substrate is required. In the latter case, the bulb-sized substrate can be handled as one package, but “recesses” and “banking agents” as in the case of the conventional batch arrangement must be individually formed and arranged, and the sealing resin For uniform formation, costly processes such as forming groove-shaped recesses in the LED chip mounting portion and arranging a banking agent are required.
以上のことから、本発明で解決する課題は、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物表面と、の親和性や密着性の不足に起因する、発光効率のバラツキや、樹脂層の剥離等の問題が解消されたLEDパッケージを提供することである。またLEDチップの分散配置に伴う高コストな工程を削減できるような手法を提供することである。 From the above, the problem to be solved by the present invention is that light emission caused by lack of affinity and adhesion between the sealing resin material and the substrate surface and / or the surface of the structure provided on the substrate. It is an object of the present invention to provide an LED package in which problems such as variation in efficiency and peeling of a resin layer are solved. It is another object of the present invention to provide a technique that can reduce the costly process associated with the distributed arrangement of LED chips.
上記の課題を解決するため、本発明は、以下の(1)〜(6)を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to (6).
(1)基板上にLEDチップを実装し、更に蛍光体を含有する樹脂材料で封止するLEDパッケージにおいて、前記基板の前記樹脂材料と接触する表面、および、前記基板上に設けられた構造物の前記樹脂材料と接触する表面の少なくとも一方に、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を含む層が予め設けられていることを特徴とするLEDパッケージ。
(2)前記基板が表面に陽極酸化皮膜を設けたアルミニウム基板である、上記(1)に記載のLEDパッケージ。
(3)前記陽極酸化皮膜が、該陽極酸化皮膜の厚み方向に直立した直管状のポアを有する、上記(2)に記載のLEDパッケージ。
(4)前記樹脂材料が、主成分として変性ポリジメチルシロキサン(PDMS)化合物を含む、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(5)前記官能基を含む層が、前記基板の一部にのみ形成されていることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(6)基板上に、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を含む層をあらかじめパターン状に設け、該官能基を含む層が設けられた箇所にLEDチップを実装した後、該LEDチップを実装した部分を蛍光体を含有する封止材料で封止することを特徴とする、LEDパッケージの製造方法。
(1) In an LED package in which an LED chip is mounted on a substrate and further sealed with a resin material containing a phosphor, the surface of the substrate in contact with the resin material and a structure provided on the substrate A layer containing at least one functional group selected from the group consisting of an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, an alkyl group, and a (meth) acryl group is provided in advance on at least one of the surfaces in contact with the resin material. An LED package which is provided.
(2) The LED package according to (1) above, wherein the substrate is an aluminum substrate having an anodized film on the surface.
(3) The LED package according to (2), wherein the anodized film has a straight tubular pore upright in the thickness direction of the anodized film.
(4) The LED package according to any one of (1) to (3), wherein the resin material includes a modified polydimethylsiloxane (PDMS) compound as a main component.
(5) The LED package according to any one of (1) to (4), wherein the functional group-containing layer is formed only on a part of the substrate.
(6) A layer including at least one kind of functional group selected from the group consisting of an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, an alkyl group, and a (meth) acryl group is provided in a pattern on a substrate in advance, A method for manufacturing an LED package, comprising: mounting an LED chip at a place where a layer containing a functional group is provided; and then sealing the portion on which the LED chip is mounted with a sealing material containing a phosphor.
本発明では、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面に特定の官能基を有する表面修飾層を予め設けることにより、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の親和性が改善されている。その結果、これらの表面に対する、供給された樹脂材料のなじみが良好であり、基板上に形成される樹脂層に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となることがなく、製造後のLEDパッケージにおいて、樹脂層中に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となることがない。
また、表面修飾層に存在する官能基と、樹脂材料と、の間で化学結合が形成されることにより、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の密着性が改善される。
これらの作用により、本発明のLEDパッケージでは、発光効率のバラツキや、基板と樹脂材料との間の熱膨張性の差に起因する樹脂層の剥離等の問題が解消されている。これにより、LEDパッケージの発光の安定性向上、および、長寿命化が達成される。
本発明において、表面に陽極酸化皮膜を設けたアルミニウム基板をLEDパッケージの基板として用いた場合、ポアと呼ばれる微小孔を有する陽極酸化皮膜表面が、LEDチップからの発光、および、蛍光体からの励起光を反射する光反射層として機能することにより、LEDパッケージの発光効率が向上する。
また、ポアの存在により、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の密着性がより向上する。
また、本発明によれば、複数のLEDチップが分散配置されたLEDパッケージを製造する際に、個別に実装したLEDチップごとに凹部を形成する、および/または、土手剤を配置するといったコストのかかる工程を実施することなしに、個別に実装したLEDチップを確実に封止することができる。
In the present invention, a surface modification layer having a specific functional group is provided in advance on the surface of the substrate and / or the surface of a structure (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) provided on the substrate. The affinity between the sealing resin material and the surface of the substrate and / or the structure (for example, a silver thin film formed on the copper electrode as a reflective film) provided on the substrate is improved. . As a result, the familiarity of the supplied resin material with respect to these surfaces is good, and air bubbles are mixed in the resin layer formed on the substrate, and the resin layer and the substrate (and / or the substrate are provided on the substrate). In the LED package after manufacture, there is no air bubble mixed in the resin layer, or the resin layer and the substrate (and / or on the substrate). There is no state in which there is a gap with the structure).
Further, a chemical bond is formed between the functional group present in the surface modification layer and the resin material, so that the sealing resin material and the structure provided on the substrate surface and / or the substrate ( For example, the adhesion with the surface of a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film is improved.
Due to these actions, the LED package of the present invention solves problems such as variations in luminous efficiency and peeling of the resin layer due to a difference in thermal expansion between the substrate and the resin material. Thereby, the stability improvement of the light emission of LED package and the lifetime improvement are achieved.
In the present invention, when an aluminum substrate provided with an anodized film on the surface is used as a substrate for an LED package, the surface of the anodized film having pores called pores emits light from the LED chip and excites from the phosphor. By functioning as a light reflecting layer that reflects light, the luminous efficiency of the LED package is improved.
Further, due to the presence of the pores, the sealing resin material and the surface of the substrate and / or the structure provided on the substrate (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) are in close contact with each other. More improved.
Moreover, according to the present invention, when manufacturing an LED package in which a plurality of LED chips are dispersedly arranged, the cost of forming a recess for each individually mounted LED chip and / or arranging a banking agent is reduced. Without performing this process, the individually mounted LED chips can be reliably sealed.
以下、図面を参照して本発明のLEDパッケージについて説明する。 The LED package of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明のLEDパッケージの一構成例を示した概略図である。
図1に示すLEDパッケージ100において、外部接続用の電極120,130を有する基板140に、LEDチップ110が実装されている。該LEDチップ110は、蛍光体(蛍光粒子)150を含む樹脂材料160により封止されている。LEDパッケージ100では、LEDチップ110からの発光と、蛍光体150からの励起光と、の混色によって所望の波長光を得ることができる。白色LEDとして用いられるLEDパッケージの場合、LEDチップ110として青色発光のLEDチップを使用し、YAG(イットリウムアルミニウムガーネット)などの蛍光体(蛍光粒子)150を含んだ樹脂で封止し、LEDチップ110からの青色発光と、蛍光体(蛍光粒子)150からの黄色領域の励起光と、の混色によって、擬似白色光が発光面側の矢印方向に発光される。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of an LED package of the present invention.
In the LED package 100 shown in FIG. 1, an LED chip 110 is mounted on a substrate 140 having electrodes 120 and 130 for external connection. The LED chip 110 is sealed with a resin material 160 including a phosphor (fluorescent particle) 150. In the LED package 100, light having a desired wavelength can be obtained by mixing the light emitted from the LED chip 110 and the excitation light from the phosphor 150. In the case of an LED package used as a white LED, a blue light emitting LED chip is used as the LED chip 110 and sealed with a resin containing a phosphor (fluorescent particle) 150 such as YAG (yttrium aluminum garnet). The pseudo white light is emitted in the direction of the arrow on the light emitting surface side by the color mixture of the blue light emission from the light source and the yellow region excitation light from the phosphor (fluorescent particle) 150.
本発明のLEDパッケージ100は、基板140の樹脂材料160と接触する表面、および、基板140上に設けられた構造物(図示したLEDパッケージ100の場合、電極120,130)の樹脂材料160と接触する表面の少なくとも一方に、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を含む層(表面修飾層)が予め設けられていることを特徴とする。 The LED package 100 of the present invention is in contact with the resin material 160 of the surface that contacts the resin material 160 of the substrate 140 and the structure (electrodes 120 and 130 in the case of the LED package 100 shown) provided on the substrate 140. A layer (surface modification layer) containing at least one functional group selected from the group consisting of an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, an alkyl group, and a (meth) acryl group is provided in advance on at least one surface It is characterized by being.
これら特定の官能基を含む表面修飾層を形成することによって、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面に対する、封止用の樹脂材料の親和性が改善される。
表面修飾層の形成によって、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面に対する、封止用の樹脂材料の親和性が改善される理由について、詳細は不明であるが、表面修飾層に存在する官能基と、該表面修飾層上に供給された樹脂材料と、の間で、水素結合が形成される、および/または、ファンデルワールス力が生じる、等によって、封止用の樹脂材料が供給される表面に対する、樹脂材料の親和性が改善されるものと考える。
By forming a surface modification layer containing these specific functional groups, the surface of the substrate and / or the structure provided on the substrate (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) is sealed. The affinity of the resin material for stopping is improved.
Due to the formation of the surface modification layer, the affinity of the sealing resin material to the surface of the substrate and / or the surface of a structure provided on the substrate (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) is improved. The details of the reason for the improvement are unknown, but hydrogen bonds are formed between the functional groups present in the surface modification layer and the resin material supplied on the surface modification layer, and / or It is considered that the affinity of the resin material to the surface to which the sealing resin material is supplied is improved by the generation of van der Waals force and the like.
この結果、供給された表面に対する、封止用の樹脂材料のなじみが良好となり、基板上に形成される樹脂層に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となることがない。
そして、製造後のLEDパッケージにおいて、樹脂層中に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となることがない。
As a result, the familiarity of the sealing resin material with respect to the supplied surface is improved, and bubbles are mixed in the resin layer formed on the substrate, and the resin layer and the substrate (and / or the substrate are provided on the substrate). In other words, there is no state in which there is a gap with the structure.
And in the LED package after manufacture, it may be in a state where air bubbles are mixed in the resin layer or in a state where a gap exists between the resin layer and the substrate (and / or a structure provided on the substrate). Absent.
また、封止用の樹脂材料が、熱硬化性または紫外線硬化性の樹脂材料の場合には、該樹脂材料を硬化する際に、表面修飾層に存在する官能基と、樹脂材料と、の間で化学結合が形成される。一方、封止用の樹脂材料が、熱可塑性の樹脂材料の場合には、該樹脂材料を供給した際に、表面修飾層に存在する官能基と、樹脂材料と、の間で化学結合が形成される。
このようにして、表面修飾層に存在する官能基と、樹脂材料と、の間で化学結合が形成されることで、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の密着性が改善される。
In addition, when the sealing resin material is a thermosetting or ultraviolet curable resin material, when the resin material is cured, the functional group present in the surface modification layer is interposed between the resin material and the resin material. A chemical bond is formed. On the other hand, when the sealing resin material is a thermoplastic resin material, a chemical bond is formed between the functional group present in the surface modification layer and the resin material when the resin material is supplied. Is done.
In this way, a chemical bond is formed between the functional group present in the surface modification layer and the resin material, so that the sealing resin material and the substrate surface and / or the substrate are provided. Adhesion with the surface of a structure (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) is improved.
これらの作用により、本発明のLEDパッケージでは、発光効率のバラツキや、基板と樹脂材料との間の熱膨張性の差に起因する樹脂層の剥離等の問題が解消されている。
すなわち、製造後のLEDパッケージにおいて、樹脂硬化物層中に気泡が混入した状態や、樹脂層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となることがないため、発光効率のバラツキが生じることがない。
また、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面と、の密着性が改善されていること、および、樹脂硬化物層と基板(および/または基板上に設けられた構造物)との間に隙間が存在する状態となることがないことにより、LEDチップの発光に伴う高温使用条件下における樹脂層の剥離が抑制される。
Due to these actions, the LED package of the present invention solves problems such as variations in luminous efficiency and peeling of the resin layer due to a difference in thermal expansion between the substrate and the resin material.
That is, in the manufactured LED package, bubbles are mixed in the cured resin layer, or there is a gap between the resin layer and the substrate (and / or a structure provided on the substrate). Therefore, there is no variation in luminous efficiency.
In addition, the adhesion between the sealing resin material and the surface of the substrate and / or the structure provided on the substrate (for example, a silver thin film formed on the copper electrode as a reflective film) is improved. And that there is no gap between the resin cured product layer and the substrate (and / or the structure provided on the substrate), the high temperature use conditions associated with the light emission of the LED chip The peeling of the resin layer below is suppressed.
『表面修飾層』
基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面に上記の表面修飾層を形成する方法としては、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面への密着性に優れ、かつ、封止用の樹脂材料との親和性が良好になることから、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を有する修飾処理剤、例えば、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を有するシランカップリング剤、で基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面を処理することによって、これら表面に表面修飾層を形成することが好ましい。
ここで、シランカップリング剤としては、封止用の樹脂材料に対する親和性の観点から適宜選択することができ、最適な組み合わせとなる官能基を有するものを用いることが好ましい。封止用の樹脂材料に対して、最適な組み合わせとなる官能基を有するシランカップリング剤については後述する。
"Surface modification layer"
As a method of forming the surface modification layer on the surface of the substrate and / or the structure (for example, a silver thin film formed on the copper electrode as a reflective film) provided on the substrate, the surface of the substrate and / or the substrate may be used. Because it has excellent adhesion to the surface of a structure provided above (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) and has good affinity with a sealing resin material. A modifying agent having at least one functional group selected from the group consisting of an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, an alkyl group, and a (meth) acryl group, such as an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, A silane coupling agent having at least one functional group selected from the group consisting of an alkyl group and a (meth) acryl group, and is provided on the substrate surface and / or the substrate. It was structure (e.g., formed silver thin film or the like onto a copper electrode as a reflective film) by treating the surface, it is preferable to form a surface modification layer on the surfaces.
Here, as a silane coupling agent, it can select suitably from a viewpoint of the affinity with respect to the resin material for sealing, It is preferable to use what has a functional group used as an optimal combination. A silane coupling agent having a functional group that is an optimum combination with respect to the sealing resin material will be described later.
シランカップリング剤は、有機官能基と加水分解性基を併せ持つ有機ケイ素化合物であり、上記の処理では、有機官能基として、アルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキサトキシ基)、エポキシ基、フェニル基、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基)、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を有するものを用いる。シランカップリング剤は、これらの官能基のうち、1種のみを有するものであってもよく、2種以上有するものであってもよい。
シランカップリング剤はその加水分解性基を介して基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面に密着するため、処理対象がアルミナ、窒化アルミなどの無機材料基板である場合にも問題なく使用できる。処理対象が上記した無機材料基板の場合には、加水分解性基として水酸基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。
A silane coupling agent is an organosilicon compound having both an organic functional group and a hydrolyzable group. In the above treatment, an alkoxyl group (for example, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentoxy group) is used as the organic functional group. Group, hexatoxyl group), epoxy group, phenyl group, alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group) and at least one functional group selected from the group consisting of (meth) acrylic group Use what has. A silane coupling agent may have only 1 type among these functional groups, and may have 2 or more types.
Since the silane coupling agent adheres to the surface of the substrate and / or the structure provided on the substrate (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) through the hydrolyzable group, the treatment is performed. Even when the target is an inorganic material substrate such as alumina or aluminum nitride, it can be used without any problem. When the treatment target is the above-described inorganic material substrate, it is preferable to use a silane coupling agent having a hydroxyl group as a hydrolyzable group.
処理に用いるシランカップリング剤の具体例としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(アミノエチルアミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(アミノエチルアミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルシルセスキオキサン、ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、N−ベンジル−N−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランヒドロクロリド、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(トリエトキシシリルプロピル)−ジエチレントリアミン、ポリ(エチレンイミン)トリメトキシシラン;γ―イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどのアクリルシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどのエポキシシラン;等が挙げられる。
これらのうち、封止用の樹脂材料が主成分、すなわち、封止材のマトリックス、としてエポキシ樹脂を含む場合は、有機官能基として、エポキシ基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。また、封止用の樹脂材料が主成分として変性PDMS化合物のようなシリコーン系の樹脂を含む場合は、有機官能基として、フェニル基およびメトキシ基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。
Specific examples of the silane coupling agent used in the treatment include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (aminoethylamino) propyltri Ethoxysilane, 3- (aminoethylaminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (aminoethylaminoethylamino) propyltriethoxysilane, 3-aminopropylsilsesquioxane, bis- (3-trimethoxysilylpropyl) Amine, N-benzyl-N-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- (Triet Cysilylpropyl) -diethylenetriamine, poly (ethyleneimine) trimethoxysilane; γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltrichlorosilane, vinyltris (β- Methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and other vinylsilanes; γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane and other acrylic silanes; β- (3,4-epoxycyclohexyl) And epoxy silanes such as ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane; .
Among these, when the sealing resin material contains an epoxy resin as a main component, that is, a sealing material matrix, it is preferable to use a silane coupling agent having an epoxy group as an organic functional group. When the sealing resin material contains a silicone resin such as a modified PDMS compound as a main component, it is preferable to use a silane coupling agent having a phenyl group and a methoxy group as the organic functional group.
また、処理に用いるシランカップリング剤を選択する際には、処理対象、すなわち、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面との密着性も考慮することが好ましい。
例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜を処理する場合には、上記の有機官能基に加えてメルカプト基を有するシランカップリング剤を用いれば、封止用の樹脂材料が硬化する際に、銀薄膜の銀とメルカプト基との間で化学結合が形成され、銀薄膜との密着性が向上するので好ましい。
Further, when selecting a silane coupling agent to be used for the treatment, the object to be treated, that is, a structure provided on the substrate surface and / or the substrate (for example, a silver thin film formed on the copper electrode as a reflective film, etc. ) It is preferable to consider the adhesion to the surface.
For example, when processing a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film, the sealing resin material is cured by using a silane coupling agent having a mercapto group in addition to the above organic functional group. At this time, a chemical bond is formed between the silver and the mercapto group of the silver thin film, which is preferable because adhesion to the silver thin film is improved.
また、基板として、表面に陽極酸化皮膜を設けたアルミニウム基板を用いる場合には、上述したシランカップリング剤に加えて、特開平10−282679号公報に記載されている付加重合可能なエチレン性二重結合反応基を有しているシランカップリング剤、特開平2−304441号公報記載のエチレン性二重結合反応基を有しているリン化合物を含むシランカップリング剤が挙げられる。また、より好ましいものとして、特開2005−125749号及び特開2006−188038号公報に記載のごとき、陽極酸化処理基板表面に吸着可能な吸着性基、親水性基、及び架橋性基を有する高分子樹脂を含むシランカップリング剤が挙げられる。この高分子樹脂は、吸着性基を有するモノマー、親水性基を有するモノマー、及び架橋性基を有するモノマーの共重合体が好ましい。より具体的には、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、−PO3H2、−OPO3H2、−CONHSO2−、−SO2NHSO2−、−COCH2COCH3などの吸着性基を有するモノマーと、親水性のスルホ基を有するモノマーと、さらにメタクリル基、アリル基などの重合性の架橋性基を有するモノマーとの共重合体である高分子樹脂が挙げられる。この高分子樹脂は、高分子樹脂の極性置換基と、対荷電を有する置換基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物との塩形成で導入された架橋性基を有してもよいし、上記以外のモノマー、好ましくは親水性モノマーがさらに共重合されていてもよい。
なお、これらのシランカップリング剤は、いずれも、有機官能基として、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を有している。
Further, when an aluminum substrate having an anodized film on the surface is used as the substrate, in addition to the silane coupling agent described above, an addition-polymerizable ethylenic compound described in JP-A-10-282679 is used. Examples thereof include a silane coupling agent having a heavy bond reactive group and a silane coupling agent containing a phosphorus compound having an ethylenic double bond reactive group described in JP-A-2-304441. Further, as described in JP-A-2005-125549 and JP-A-2006-188038, more preferable are high groups having an adsorptive group, a hydrophilic group, and a crosslinkable group that can be adsorbed on the anodized substrate surface. A silane coupling agent containing a molecular resin can be mentioned. The polymer resin is preferably a copolymer of a monomer having an adsorptive group, a monomer having a hydrophilic group, and a monomer having a crosslinkable group. More specifically, a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, -PO 3 H 2, -OPO 3 H 2, -CONHSO 2 -, - SO 2 NHSO 2 -, - having an adsorptive group such as COCH 2 COCH 3 Examples thereof include a polymer resin that is a copolymer of a monomer, a monomer having a hydrophilic sulfo group, and a monomer having a polymerizable crosslinkable group such as a methacryl group or an allyl group. This polymer resin may have a crosslinkable group introduced by salt formation between a polar substituent of the polymer resin, a substituent having a counter charge and a compound having an ethylenically unsaturated bond, Other monomers, preferably hydrophilic monomers may be further copolymerized.
These silane coupling agents all have at least one functional group selected from the group consisting of an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, an alkyl group, and a (meth) acryl group as the organic functional group. have.
上記した高分子樹脂を含むシランカップリング剤を使用する場合、高分子樹脂中の不飽和二重結合の含有量は、高分子樹脂1g当たり、好ましくは0.1〜10.0mmol、最も好ましくは2.0〜5.5mmolである。また、高分子樹脂の質量平均モル質量は5000以上であるのが好ましく、1万〜30万であるのがより好ましい。 When using the silane coupling agent containing the above-described polymer resin, the content of unsaturated double bonds in the polymer resin is preferably 0.1 to 10.0 mmol, most preferably, per 1 g of the polymer resin. 2.0-5.5 mmol. The mass average molar mass of the polymer resin is preferably 5000 or more, more preferably 10,000 to 300,000.
シランカップリング剤には、必要に応じてキレート剤、第2級または第3級アミン、重合禁止剤等を含有させてもよい。また、基板として、アルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成したものを用いる場合は、アミノ基、または、重合禁止能を有する官能基と、陽極酸化皮膜表面と相互作用する基と、を有する化合物等(例えば、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)、2,3,5,6−テトラヒドロキシ−p−キノン、クロラニル、スルホフタル酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸など)を含有させてもよい。 If necessary, the silane coupling agent may contain a chelating agent, a secondary or tertiary amine, a polymerization inhibitor, and the like. In addition, in the case of using a substrate having an anodized film formed on the surface of an aluminum substrate, a compound having an amino group or a functional group having a polymerization inhibiting ability and a group interacting with the anodized film surface, etc. (For example, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane (DABCO), 2,3,5,6-tetrahydroxy-p-quinone, chloranil, sulfophthalic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, dihydroxyethylethylenediaminedioxide Acetic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, and the like).
シランカップリング剤で処理する方法としては特に限定されず、浸漬法、塗布法などの各種処理方法を用いることができる。塗布法による処理の一例としては、上記したシランカップリング剤を有機溶媒(例えば、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン等)に希釈したものを、処理対象面、すなわち、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面にスプレー塗布する方法が挙げられる。
塗布法を用いる場合、処理対象面、すなわち、基板表面および/または基板上に設けられた構造物(例えば、反射膜として銅電極上に形成された銀薄膜等)表面へのシランカップリング剤の塗布量(固形分)が、0.1〜100mg/m2とであることが好ましく、1〜30mg/m2であることがより好ましい。
It does not specifically limit as a method to process with a silane coupling agent, Various processing methods, such as an immersion method and the apply | coating method, can be used. As an example of the treatment by the coating method, a solution obtained by diluting the above silane coupling agent in an organic solvent (for example, isopropyl alcohol, methyl ethyl ketone, etc.) is provided on the surface to be treated, that is, the substrate surface and / or the substrate. The method of spray-coating on the surface of a structure (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film) is mentioned.
When the coating method is used, the silane coupling agent is applied to the surface to be processed, that is, the surface of the substrate and / or the surface of a structure provided on the substrate (for example, a silver thin film formed on a copper electrode as a reflective film). the coating amount (solid content) is preferably from 0.1-100 mg / m 2 Doo, and more preferably 1 to 30 mg / m 2.
上述したように、本発明のLEDパッケージ100は、基板140の樹脂材料160と接触する表面、および、基板140上に設けられた構造物(図示したLEDパッケージ100の場合、電極120,130)の樹脂材料160と接触する表面の少なくとも一方に、アルコキシル基、エポキシ基、フェニル基、アルキル基、および(メタ)アクリル基からなる群から選択される少なくとも一種類以上の官能基を含む層が予め設けられていることを特徴とするものであり、LEDパッケージ100の他の構成については特に限定はない。
したがって、LEDパッケージ100に使用する基板140、LEDチップ、蛍光体150、樹脂材料160については、従来公知のLEDパッケージを用いられているものから幅広く選択することができる。また、LEDパッケージ100の形状についても、図示したものに限定されず、従来公知のLEDパッケージの形状から幅広く選択することができる。
As described above, the LED package 100 of the present invention includes the surface of the substrate 140 in contact with the resin material 160 and the structure provided on the substrate 140 (in the case of the LED package 100 illustrated, the electrodes 120 and 130). A layer containing at least one functional group selected from the group consisting of an alkoxyl group, an epoxy group, a phenyl group, an alkyl group, and a (meth) acryl group is provided in advance on at least one of the surfaces in contact with the resin material 160. The other features of the LED package 100 are not particularly limited.
Accordingly, the substrate 140, the LED chip, the phosphor 150, and the resin material 160 used in the LED package 100 can be widely selected from those using conventionally known LED packages. Further, the shape of the LED package 100 is not limited to the illustrated shape, and can be widely selected from conventionally known LED package shapes.
本発明のLEDパッケージは、基板上に複数のLEDチップが分散配置されたLEDパッケージとすることもできる。
上述したように、本発明のLEDパッケージは、基板上に表面修飾層を設けることで、封止用の樹脂材料と、基板表面および/または基板上に設けられた構造物表面と、の密着性が改善される。ここで、基板上に表面修飾層をパターン状に設け、該パターン部分にのみに封止用の樹脂材料を供給することで、パターン部分のみを封止することができる。パターンの周辺部分は表面修飾層が形成されていないため、封止用の樹脂材料の親和性が低く、該周辺部分への樹脂材料の広がりを抑制できる。このため、LEDチップを分散配置する位置に応じて、表面修飾層をパターン状に形成することで、個別に実装したLEDチップごとに凹部を形成したり、土手剤を配置することなしに、個別に実装したLEDチップを確実に封止することが可能となる。
The LED package of the present invention may be an LED package in which a plurality of LED chips are distributed on a substrate.
As described above, the LED package of the present invention is provided with a surface modification layer on a substrate, whereby adhesion between the sealing resin material and the surface of the substrate and / or the structure surface provided on the substrate is achieved. Is improved. Here, by providing a surface modification layer in a pattern on the substrate and supplying a sealing resin material only to the pattern portion, only the pattern portion can be sealed. Since the surface modification layer is not formed in the peripheral portion of the pattern, the affinity of the sealing resin material is low, and the spread of the resin material to the peripheral portion can be suppressed. For this reason, by forming the surface modification layer in a pattern according to the positions where the LED chips are dispersedly arranged, it is possible to individually form a recess for each individually mounted LED chip, or without placing a banking agent. It becomes possible to reliably seal the LED chip mounted on.
LEDパッケージの各部の構成について以下に示す。 The configuration of each part of the LED package is shown below.
『LEDチップ』
発光層として、GaAlN、ZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を用いたものを用いることができる。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構造のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。
"LED chip"
As the light emitting layer, a semiconductor layer using a semiconductor such as GaAlN, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, or AlInGaN can be used. Examples of the semiconductor structure include a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction. The emission wavelength can be variously selected from ultraviolet light to infrared light depending on the semiconductor material and the degree of mixed crystal.
『基板材料』
基板材料としては、絶縁性を有する限り特に限定されず、種々の材料から選択することができる。例えば樹脂基板材料としては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー樹脂、シリコーン樹脂などを用いる事が出来る。ポリアミド樹脂としてはポリフタルアミド(PPA)樹脂、PA6T(ノナンジアミンを原料ポリマーとした耐熱ポリアミド樹脂)を用いることができる。
複合基板材料としてはFR−4、CEM−3などと呼ばれるガラスエポキシ複合基板を用いることができる。
"Substrate material"
The substrate material is not particularly limited as long as it has insulating properties, and can be selected from various materials. For example, as the resin substrate material, epoxy resin, polyamide resin, liquid crystal polymer resin, silicone resin, or the like can be used. As the polyamide resin, polyphthalamide (PPA) resin, PA6T (heat resistant polyamide resin using nonanediamine as a starting polymer) can be used.
As the composite substrate material, a glass epoxy composite substrate called FR-4, CEM-3 or the like can be used.
セラミック基板材料としては焼結アルミナあるいは焼結した窒化アルミを用いることができ、LTCC(低温焼結セラミック基板)も用いることができる。 As the ceramic substrate material, sintered alumina or sintered aluminum nitride can be used, and LTCC (low temperature sintered ceramic substrate) can also be used.
また、金属基板表面に絶縁層を設けた基板も使用することができる。このような絶縁層を設けた金属基板の具体例としては、アルミニウムあるいは銅のような熱伝導性の高い金属基板の表面に、絶縁層として上述した樹脂基板材料(例えば、エポキシ樹脂)の層を設けたものを用いることもできる。 Moreover, the board | substrate which provided the insulating layer in the metal substrate surface can also be used. As a specific example of the metal substrate provided with such an insulating layer, a layer of the above-described resin substrate material (for example, epoxy resin) is provided as an insulating layer on the surface of a metal substrate having high thermal conductivity such as aluminum or copper. What was provided can also be used.
更に、金属基板に絶縁層として有機層(樹脂層)ではなく、無機層を設けたものも用いることができる。無機層としては、金属基板表面に形成した酸化物層が挙げられ、例えば、アルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成したものが挙げられる。
また、金属基板表面にガラス層を形成したものが挙げられる。この場合、ガラス層は琺瑯やゾルゲル法といった種々技術で形成することができる。
Furthermore, what provided not the organic layer (resin layer) but the inorganic layer as the insulating layer in the metal substrate can also be used. As an inorganic layer, the oxide layer formed in the metal substrate surface is mentioned, For example, what formed the anodic oxide film in the aluminum substrate surface is mentioned.
Moreover, what formed the glass layer on the metal substrate surface is mentioned. In this case, the glass layer can be formed by various techniques such as scissors and sol-gel methods.
これらの中でも、アルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成したものが、ポアと呼ばれる微小孔を有する陽極酸化皮膜表面が、LEDチップからの発光、および、蛍光体からの励起光を反射する光反射層として機能することにより、LEDパッケージの発光効率が向上すること、および、ポアの存在により、基板表面に対する封止用の樹脂材料の密着性が向上することから好ましい。
アルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成したものを用いる場合には、基板に用いるアルミニウム材料が99.9%以上の高純度であることが望ましい。また、絶縁層として機能する陽極酸化被膜中には、金属間化合物などに起因する欠陥が少ないことが望ましい。また陽極酸化皮膜の構造は一般的に多孔質といわれているが、特にポアと呼ばれる穴が直管状に厚み方向に直立した構造であることが望ましい。またSMD(表面実装デバイス)に適用するためにスルーホールが設けられる場合には、その内壁部分にも陽極酸化皮膜の被覆による絶縁層が設けられていることが望ましい。
Among these, an anodized film formed on the surface of an aluminum substrate is a light reflecting layer in which the anodized film surface having pores called pores reflects light emitted from the LED chip and excitation light from the phosphor. As the light emitting efficiency of the LED package is improved, and the presence of the pores improves the adhesion of the resin material for sealing to the substrate surface.
When using an aluminum substrate surface having an anodized film formed thereon, it is desirable that the aluminum material used for the substrate has a high purity of 99.9% or more. Further, it is desirable that the anodized film functioning as an insulating layer has few defects due to intermetallic compounds. The structure of the anodic oxide film is generally said to be porous. In particular, it is desirable that the hole called a pore is a straight tube and is upright in the thickness direction. Further, when a through hole is provided for application to an SMD (surface mount device), it is desirable that an insulating layer by an anodic oxide coating is also provided on the inner wall portion.
『封止用樹脂材料』
LEDチップの封止用の樹脂材料としては従来、エポキシ樹脂が多く用いられてきたが、近年の長寿命化の要請に応えるために変色(黄変)のおきにくい、シリコーン系の樹脂材料の採用が増加している。シリコーン系の樹脂材料の問題点は、基板表面や基板上に設けられた構造物表面との密着性に劣ることであるが、本発明では、表面修飾層を形成することによって、基板表面や基板上に設けられた構造物表面との密着性を改善することができる。
"Resin material for sealing"
Conventionally, epoxy resin has been used as a resin material for sealing LED chips, but in order to meet the recent demand for longer life, the use of silicone resin materials that do not easily change color (yellowing) Has increased. The problem with silicone-based resin materials is that they are inferior in adhesion to the substrate surface and the structure surface provided on the substrate. In the present invention, the surface of the substrate and the substrate are formed by forming a surface modification layer. Adhesion with the surface of the structure provided above can be improved.
エポキシ樹脂の問題は上記変色であり、改良策として黄変耐性の高い脂環式エポキシ樹脂を混合して用いる方式が採用され始めている。但し脂環式エポキシ樹脂は高価である。 The problem of the epoxy resin is the above-mentioned discoloration, and a system using a mixture of alicyclic epoxy resins having high yellowing resistance is being adopted as an improvement measure. However, alicyclic epoxy resins are expensive.
高出力のLED要求である耐熱性の点ではいずれの樹脂材料についてもより高い性能が要求されており、その解決策として、有機成分を減少させることができる変性ポリジメチルシロキサン(PDMS)化合物のようなシリコーン系の樹脂材料の使用も提案されている。 In terms of heat resistance, which is a requirement for high-power LEDs, higher performance is required for any resin material. As a solution, a modified polydimethylsiloxane (PDMS) compound that can reduce organic components is used. The use of various silicone-based resin materials has also been proposed.
封止用の樹脂材料の主成分、すなわち、封止材のマトリックスとしては、種々のものを使用できるが、例えば、低分子有機マトリックス、有機樹脂マトリックス、低分子無機マトリックス、無機樹脂マトリックス(例えば、ポリシロキサン、フッ素化酸化ケイ素、ホスファゼン等)又はそれらの複合物からなるマトリックス(例えば、シリコーン、トリフロロメチルシラン、トリメトキシフェニルシラン、トリエトキシメチルシラン等からできる有機シリカ膜、有機マトリックスに無機化合物が充填されたもの、有機無機ハイブリッド膜等)が例示できる。 Various components can be used as the main component of the resin material for sealing, i.e., the matrix of the sealing material.For example, a low molecular organic matrix, an organic resin matrix, a low molecular inorganic matrix, an inorganic resin matrix (for example, Polysiloxane, fluorinated silicon oxide, phosphazene, etc.) or a composite matrix thereof (for example, an organic silica film made of silicone, trifluoromethylsilane, trimethoxyphenylsilane, triethoxymethylsilane, etc., an inorganic compound in the organic matrix) , Organic-inorganic hybrid films, etc.).
上記低分子有機マトリックスを構成する材料としては、結晶性低分子化合物を混合してガラス状態化したような物質や低分子でマトリックスを形成できるものであれば何でもよく、例えば電子材料としてはフタロシアニンやベンゾシクロブテン等が知られている。また、特開平8−321217、11−116663などにみられるような物質が例示できる。 The material constituting the low-molecular organic matrix may be any material that can be formed into a glass state by mixing a crystalline low-molecular compound or a material that can form a matrix with low molecules. For example, phthalocyanine or the like may be used as an electronic material. Benzocyclobutene and the like are known. Moreover, the substance which is seen by Unexamined-Japanese-Patent No. 8-32217, 11-116663 etc. can be illustrated.
上記有機樹脂マトリックスを構成する材料としては、この分野で使用されている各種の有機樹脂を挙げることができる。代表的なものとしてはエポキシ樹脂を挙げることができ、ビスフェノールA型エポキシ樹脂や、対候性が高く、長時間の使用に対しても黄変が少ない脂環式エポキシ樹脂をあげることができる。 Examples of the material constituting the organic resin matrix include various organic resins used in this field. Typical examples include an epoxy resin, and a bisphenol A type epoxy resin and an alicyclic epoxy resin that has high weather resistance and little yellowing even when used for a long time.
上記無機樹脂マトリックスを構成する材料としては、水素化シルセシキオキサン、メチルシルセスキオキサン、水素化メチルシルセスキオキサンなどのシロキサン系材料などを例示できる。 Examples of the material constituting the inorganic resin matrix include siloxane-based materials such as hydrogenated silsesquioxane, methylsilsesquioxane, and hydrogenated methylsilsesquioxane.
上記各種マトリックスを構成する材料を複数種類用いてそれらの複合物を用いたマトリックスを用いてもよい。 You may use the matrix which used those materials which comprise the said various matrix, and used those composites.
本発明においては低分子マトリックスに比較してガス透過抑制の観点で優れる、有機樹脂マトリックス及び無機樹脂マトリックスを用いることが望ましく、更に耐熱性の観点で優れている無機樹脂マトリックスを用いることが望ましい。
無機樹脂マトリックスを形成するものの中では特に成膜時に有機成分の残存を抑制するためのユニットを導入した変性ポリジメチルシロキサン化合物(変性PDMS)を使用することが望ましい。
In the present invention, it is desirable to use an organic resin matrix and an inorganic resin matrix which are superior in terms of suppressing gas permeation as compared with a low molecular weight matrix, and it is desirable to use an inorganic resin matrix which is superior in terms of heat resistance.
Among those that form the inorganic resin matrix, it is desirable to use a modified polydimethylsiloxane compound (modified PDMS) into which a unit for suppressing the remaining organic components during film formation is introduced.
マトリックスとして使用される望ましい有機樹脂としては、種々のものを使用することができるが、例えば、(i)熱可塑性樹脂、(ii)熱硬化性樹脂、(iii)放射線硬化性樹脂、及び(iv)熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂の中の2種類以上からなる複合樹脂、又は、(v)上記(i)〜(iv)の2種以上の混合物が使用できる。これらのマトリックスの例は「次世代ULSI多層配線の新材料、プロセス技術」(2000年技術情報協会)、「変貌する実装材料・積層技術−高周波、高密度、低温焼結、環境への対応−」(2003年TIC)に詳しい。なかでも、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との複合樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂が好ましく使用できる。 Various organic resins can be used as the matrix used as the matrix. For example, (i) a thermoplastic resin, (ii) a thermosetting resin, (iii) a radiation curable resin, and (iv) ) A composite resin composed of two or more of thermoplastic resins, thermosetting resins and radiation curable resins, or (v) a mixture of two or more of (i) to (iv) above can be used. Examples of these matrices are “New materials and process technology for next-generation ULSI multilayer wiring” (Technical Information Society of 2000), “Transforming packaging materials and layering technology – high frequency, high density, low temperature sintering, environmental response — (2003 TIC). Among these, at least one resin selected from the group consisting of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a composite resin of a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be preferably used.
<熱可塑性樹脂>
上記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ1−ブテン樹脂、ポリ4−メチル−1−ペンテン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等のポリエステル樹脂;ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂;ポリ四フッ化エチレン樹脂、ポリ三フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂;その他ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメチル(メタ)アクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を例示できる。
<Thermoplastic resin>
Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, poly 1-butene resin, poly 4-methyl-1-pentene resin; polyester resins such as polyethylene terephthalate resin and polyethylene naphthalate resin; nylon 6, nylon Polyamide resin such as 66; Fluorine resin such as polytetrafluoroethylene resin and polytrifluoride ethylene resin; Other polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polymethyl (meth) acrylate resin, polycarbonate resin, polyether sulfone resin, polyphenylene ether Examples thereof include resins and polyamideimide resins.
<放射線硬化性樹脂>
上記放射線硬化性樹脂としては、電子部品等の分野で使用されているものが広く使用でき、基本的には二重結合を2個以上もつ化合物を使用することで可能となるが、さらにはより精細なパターンを形成するために側鎖に二重結合と水性現像可能を行うためのカルボキシル基を付与したものが使用できる。紫外線硬化型として使用されていることが多い。これら放射線硬化性樹脂としては、例えば、特開昭61−243869、特開2002−294131、特開2005−154780等に記載のものが使用できる。
<Radiation curable resin>
As the radiation curable resin, those used in the field of electronic parts and the like can be widely used. Basically, it is possible to use a compound having two or more double bonds. In order to form a fine pattern, a side chain having a double bond and a carboxyl group for enabling aqueous development can be used. It is often used as an ultraviolet curable type. As these radiation curable resins, for example, those described in JP-A-61-2243869, JP-A-2002-294131, JP-A-2005-154780 and the like can be used.
典型的には、放射線硬化性樹脂としては、「エポキシ基を2個以上含む化合物」に「カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体」を反応させたものが挙げられる。 Typically, examples of the radiation curable resin include those obtained by reacting “an ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group” with “a compound containing two or more epoxy groups”.
ここで「エポキシ基を2個以上含む化合物」としてはフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA−ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂(例えばダイセル化学工業社製「EHPE−3150」)、およびトリス(ヒドロキシフェニル)メタンの誘導体である多官能エポキシ樹脂(例えば、日本化薬(株)製EPPN−502H、およびダウケミカル社製タクテックス−742及びXD−9053等)等のエポキシ樹脂がある。 Here, “compounds containing two or more epoxy groups” include phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A-novolac type epoxy resin, alicyclic epoxy. Resin (for example, “EHPE-3150” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and a polyfunctional epoxy resin (for example, EPPN-502H manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and Taku manufactured by Dow Chemical Co., Ltd. There are epoxy resins such as Tex-742 and XD-9053).
また「エポキシ基を2個以上含む化合物」としては、次のようなエポキシ化合物とエチレン性不飽和単量体との共重合体も使用できる。即ち、エポキシ化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレートや2−メチルグリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル(メタ)アクリレート類、および(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のエポキシシクロヘキシル誘導体類等が挙げられる。また、上記のエチレン性不飽和単量体としては、脂肪族又は脂環族のアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族系(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートやメトキシエチル(メタ)アクリレート等のエチレングリコールエステル系(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールエステル系(メタ)アクリレートおよびプロピレングリコール系(メタ)アクリレート;(メタ)アクリルアミド系化合物;N−置換マレイミド系化合物;ビニルピロリドン;(メタ)アクリロニトリル;酢酸ビニル;スチレン;α−メチルスチレン;およびビニルエーテル等が挙げられる。 In addition, as the “compound containing two or more epoxy groups”, the following copolymer of an epoxy compound and an ethylenically unsaturated monomer can also be used. That is, as epoxy compounds, glycidyl (meth) acrylates such as glycidyl (meth) acrylate and 2-methylglycidyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic such as (3,4-epoxycyclohexyl) methyl (meth) acrylate And epoxycyclohexyl derivatives of acids. Examples of the ethylenically unsaturated monomer include aliphatic or alicyclic alkyl (meth) acrylates; aromatic (meth) acrylates such as benzyl (meth) acrylate; hydroxyethyl (meth) acrylate and methoxy Ethylene glycol ester (meth) acrylate such as ethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol ester (meth) acrylate and propylene glycol (meth) acrylate; (meth) acrylamide compound; N-substituted maleimide compound; vinyl pyrrolidone; (Meth) acrylonitrile; vinyl acetate; styrene; α-methylstyrene; and vinyl ether.
なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸とはアクリル酸とメタクリル酸とを総称するものであり、(メタ)アクリレートとはアクリレートとメタクリレートとを総称するものである。 In this specification, (meth) acrylic acid is a generic term for acrylic acid and methacrylic acid, and (meth) acrylate is a generic term for acrylate and methacrylate.
「カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体」としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、アクリロイルオキシエチルサクシネート、2−プロペノイックアシッド,3−(2−カルボキシエトキシ)−3−オキシプロピルエステル、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルテトラヒドロフタル酸および2−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等のエチレン性不飽和基を1個有するもの、並びにペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基を有する多官能アクリレートに二塩基酸無水物を反応させて得られるもののようなエチレン性不飽和基を複数有するものが挙げられる。これらの中でもカルボキシル基を1個有するものが好ましく、特に(メタ)アクリル酸を用いるか、(メタ)アクリル酸を主成分として用いるのが好ましい。(メタ)アクリル酸により導入されるエチレン性不飽和基は光反応性に優れるからである。これらの「カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体」はそれぞれ、単独で、または適宜組み合わせて使用できる。 Examples of the “ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group” include (meth) acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinic acid, 2- (meth) acryloyloxyethylphthalic acid, β-carboxyethyl acrylate, acryloyloxyethyl succinate, 2-propenoic acid, 3- (2-carboxyethoxy) -3-oxypropyl ester, 2- (meth) acryloyloxyethyl tetrahydrophthalic acid and 2- (meth) ) Those having one ethylenically unsaturated group such as acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, and hydroxy such as pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, etc. It includes those having a plurality of ethylenically unsaturated groups such as those obtained by reacting a dibasic acid anhydride to a polyfunctional acrylate having Le group. Among these, those having one carboxyl group are preferable, and it is particularly preferable to use (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid as a main component. This is because the ethylenically unsaturated group introduced by (meth) acrylic acid is excellent in photoreactivity. These “ethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group” can be used alone or in appropriate combination.
また、側鎖に二重結合と水性現像可能を行うためのカルボキシル基を付与したものとしては、上記の「エポキシ基を2個以上含む化合物」に「カルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体」を反応させたものにさらに、次のような「多価カルボン酸無水物」を反応させたものが上げられる。「多価カルボン酸無水物」としては、無水コハク酸、無水メチルコハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸およびメチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の2塩基酸無水物、並びに無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸およびメチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物等の3塩基酸以上の酸無水物が挙げられる。これらの「多価カルボン酸無水物」はそれぞれ、単独で、または適宜組み合わせて使用できる。 Moreover, as what added the carboxyl group for performing a double bond and aqueous development to a side chain, said "compound containing two or more epoxy groups" to "the ethylenically unsaturated monomer which has a carboxyl group" In addition, a product obtained by reacting the following “polycarboxylic carboxylic acid anhydride” can be raised. Examples of the “polycarboxylic anhydride” include succinic anhydride, methyl succinic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, Dibasic acid anhydrides such as methyl nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride and methylhexahydrophthalic anhydride, and trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid anhydride and methylcyclohexene tetracarboxylic acid anhydride An acid anhydride having 3 or more basic acids may be mentioned. Each of these “polycarboxylic anhydrides” can be used alone or in appropriate combination.
<熱硬化性樹脂>
上記熱硬化性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BTレジン)、架橋性ポリフェニレンオキサイド、硬化性ポリフェニレンエーテル、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、キシレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA、レゾルシン等から合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、スピロ環式エポキシ樹脂を例示できる。
<Thermosetting resin>
Examples of the thermosetting resin include polyimide resin, bismaleimide triazine resin (BT resin), crosslinkable polyphenylene oxide, curable polyphenylene ether, phenol resin, melamine resin, urea resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, alkyd resin, Diallyl phthalate resin, xylene resin, (meth) acrylic resin, cresol novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, bisphenol A, resorcin, various novolac type epoxy resins, bisphenol A type epoxy resin Examples include brominated bisphenol A type epoxy resins, linear aliphatic epoxy resins, alicyclic epoxy resins, heterocyclic epoxy resins, halogenated epoxy resins, and spirocyclic epoxy resins. .
<複合樹脂>
上記熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との複合樹脂としては、ポリフェニレンエーテル・エポキシ樹脂、ポリアミドイミド・エポキシ樹脂、ポリアミド・エポキシ樹脂、ポリアミドイミド・ポリイミド樹脂等を例示できる。
<Composite resin>
Examples of the composite resin of the thermoplastic resin and the thermosetting resin include polyphenylene ether / epoxy resin, polyamideimide / epoxy resin, polyamide / epoxy resin, and polyamideimide / polyimide resin.
具体的には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、COPNA、ポリベンゾイミダゾール、フッ素樹脂、フッ素化ポリマー、非晶性ポリオレフィン樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリナフタレン、ポリインダン、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、ポリキノリン、ポリフェニルキノキサリン、シアネート樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルニトリル、芳香族ポリエーテルなどの樹脂が挙げられる。 Specifically, epoxy resin, polyester resin, polycarbonate, polyimide, polyetherimide, polyphenylene sulfide, COPNA, polybenzimidazole, fluorine resin, fluorinated polymer, amorphous polyolefin resin, syndiotactic polystyrene, polynaphthalene, polyindane , Polyphenylene ether, liquid crystal polymer, polyquinoline, polyphenylquinoxaline, cyanate resin, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherethernitrile, aromatic polyether and the like.
上述した封止用の樹脂材料の中でも、(a)エポキシ樹脂、(b)ビスフェノールAとホルムアルデヒドの付加縮合物、(c)硬化促進剤及び(d)トリアジン環若しくはイソシアヌル環を有する化合物、または尿素誘導体を含まない窒素含有率60質量%以下の化合物を必須成分として含有する有機樹脂マトリックスが好ましい。 Among the sealing resin materials described above, (a) an epoxy resin, (b) an addition condensate of bisphenol A and formaldehyde, (c) a curing accelerator and (d) a compound having a triazine ring or an isocyanuric ring, or urea An organic resin matrix containing, as an essential component, a compound having a nitrogen content of 60% by mass or less and containing no derivative is preferred.
上記の有機樹脂マトリックスにおいて、(b)ビスフェノールAとホルムアルデヒドの付加縮合物をエポキシ樹脂のエポキシ基に対してフェノール性水酸基が0.5〜1.5当量の範囲、(c)硬化促進剤をエポキシ樹脂100質量部に対して0.01〜5質量部及び(d)トリアジン環若しくはイソシアヌル環を有する化合物、または尿素誘導体を含まない窒素含有率60質量%以下の化合物を樹脂固形分に対し窒素含有率が、0.1〜10質量%の範囲となるように含有するのが好ましい。 In the above organic resin matrix, (b) the addition condensate of bisphenol A and formaldehyde has a phenolic hydroxyl group in the range of 0.5 to 1.5 equivalents relative to the epoxy group of the epoxy resin, and (c) the curing accelerator is an epoxy. A compound containing 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin and (d) a compound having a triazine ring or an isocyanuric ring, or a compound having a nitrogen content of 60% by mass or less and containing no urea derivative is nitrogen-containing with respect to the resin solid content. It is preferable to contain so that a rate may become the range of 0.1-10 mass%.
また、必要であれば、上記(a)〜(d)に加えて、(e)難燃剤を上記の有機樹脂マトリックスに含有させることもできる。 If necessary, in addition to the above (a) to (d), (e) a flame retardant may be contained in the organic resin matrix.
上記(a)のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、フェノールサリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、その他、二官能フェノール類のグリシジルエーテル化物、二官能アルコールのグリシジルエーテル化物、ポリフェノール類のグリシジルエーテル化物及びそれらの水素添加物、ハロゲン化物などが挙げられ特に制限するものではない。これらの化合物は何種類かを併用することができる。 Examples of the epoxy resin (a) include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, and bisphenol A novolak. Type epoxy resin, bisphenol F novolak type epoxy resin, phenol salicylaldehyde novolak type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, aliphatic chain epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, other glycidyl etherified products of bifunctional phenols, two A glycidyl etherified product of a functional alcohol, a glycidyl etherified product of a polyphenol, a hydrogenated product thereof, a halide, etc. may be mentioned without particular limitation. Several kinds of these compounds can be used in combination.
また、上記(b)のビスフェノールAとホルムアルデヒドの付加縮合物は、上記(a)のエポキシ樹脂の硬化剤として機能するものであり、その分子量については制限がなく、ビスフェノールAモノマーが含まれていても良い。 The addition condensate of bisphenol A and formaldehyde (b) functions as a curing agent for the epoxy resin (a), and there is no restriction on the molecular weight, and a bisphenol A monomer is contained. Also good.
また、(b)成分としては、ビスフェノールAとホルムアルデヒドの付加縮合物以外の硬化剤を併用してもよく、例えば、ビスフェノールF、ポリビニルフェノールまたはフェノール、クレゾール、アルキルフェノール、カテコール、ビスフェノールFなどを原料としたノボラック樹脂などが挙げられる。これらの化合物の分子量についても制限がなく、何種類かを併用することができる。 Further, as the component (b), a curing agent other than an addition condensate of bisphenol A and formaldehyde may be used in combination. For example, bisphenol F, polyvinylphenol or phenol, cresol, alkylphenol, catechol, bisphenol F and the like are used as raw materials. And novolak resin. There is no restriction | limiting also about the molecular weight of these compounds, Several types can be used together.
(b)成分の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ基に対してフェノール性水酸基が0.5〜1.5当量の範囲であることが好ましい。この範囲を外れると誘電特性や耐熱性に劣るようになる。 (B) It is preferable that the compounding quantity of a component is the range whose phenolic hydroxyl group is 0.5-1.5 equivalent with respect to the epoxy group of an epoxy resin. Outside this range, the dielectric properties and heat resistance become poor.
上記(c)の硬化促進剤としては、エポキシ基とフェノール性水酸基のエーテル化反応を促進させるような触媒機能を持つ化合物であればどのようなものでもよく、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、イミダゾール化合物、有機りん化合物、第二級アミン、第三級アミン、第四級アンモニウム塩などが例示できる。なかでも、イミノ基がアクリロニトリル、イソシアネート、メラミンアクリレートなどでマスク化されたイミダゾールを用いると、従来の2倍以上の保存安定性を有するプリプレグを得ることができるので好ましい。 The curing accelerator (c) may be any compound as long as it has a catalytic function that promotes the etherification reaction of an epoxy group and a phenolic hydroxyl group. For example, an alkali metal compound, alkaline earth Examples thereof include metal compounds, imidazole compounds, organic phosphorus compounds, secondary amines, tertiary amines, and quaternary ammonium salts. Among them, it is preferable to use an imidazole whose imino group is masked with acrylonitrile, isocyanate, melamine acrylate, or the like, because a prepreg having storage stability twice or more that of the prior art can be obtained.
ここで用いられるイミダゾール化合物としては、イミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、4,5−ジフェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイミダゾリン、2−ヘプタデシルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリンなどがあり、マスク化剤としては、アクリロニトリル、フェニレンジイソシアネート、トルイジンイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、メチレンビスフェニルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メラミンアクリレートなどがある。 Examples of the imidazole compound used here include imidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, and 2-heptadecylimidazole. 4,5-diphenylimidazole, 2-methylimidazoline, 2-phenylimidazoline, 2-undecylimidazoline, 2-heptadecylimidazoline, 2-isopropylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole , 2-ethyl imidazoline, 2-isopropyl imidazoline, 2,4-dimethyl imidazoline, 2-phenyl-4-methyl imidazoline, etc., and the masking agents include acrylonitrile, phenylene diisocyanate. Sulfonates, toluidine isocyanate, naphthalene diisocyanate, methylene bisphenyl isocyanate, isophorone diisocyanate, and the like melamine acrylate.
これらの硬化促進剤は何種類かを併用してもよく、配合量はエポキシ樹脂100質量部に対して0.01〜5質量部が好ましい。0.01質量部未満であると促進効果が小さく、5質量部を超えると保存安定性が悪くなる。 Some of these curing accelerators may be used in combination, and the blending amount is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. If it is less than 0.01 part by mass, the promoting effect is small, and if it exceeds 5 parts by mass, the storage stability is deteriorated.
上記(d)のトリアジン環若しくはイソシアヌル環を有する化合物、または尿素誘導体を含まない窒素含有率60質量%以下の化合物としては、例えば、芳香族アミン型エポキシ樹脂、脂肪族アミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、シアヌレート類、イソシアヌレート類、メラミン類、フェノール類とトリアジン環を有する化合物とアルデヒド類との付加縮合物およびそのグリシジルエーテル化物などがあるが、特に制限するものではない。これらの化合物はどのようなものでもよく、また、何種類かを併用することができる。これらの化合物は印刷配線板用ナノチューブ複合成形体またはナノワイヤ複合成形体に用いる全樹脂固形分に対して窒素含有率が0.1〜10質量%となるよう配合量することが好ましい。窒素含有率が0.1質量%未満であると銅箔との接着性の向上は難しく、10質量%を超えると吸水率が高くなる。ここで、全樹脂固形分は、210℃の熱風乾燥炉中30分間の処理前後の質量比率から算出する樹脂固形分である。 Examples of the compound having a triazine ring or isocyanuric ring (d) or a compound having a nitrogen content of 60% by mass or less not containing a urea derivative include aromatic amine type epoxy resins, aliphatic amine type epoxy resins, and hydantoin types. There are epoxy resins, glycidylamine type epoxy resins, isocyanurate type epoxy resins, cyanurates, isocyanurates, melamines, addition condensates of phenols and compounds having a triazine ring and aldehydes, and glycidyl ethers thereof. There is no particular limitation. Any of these compounds may be used, and several types may be used in combination. These compounds are preferably blended in an amount such that the nitrogen content is 0.1 to 10% by mass with respect to the total resin solid content used in the nanotube composite molded article or nanowire composite molded article for printed wiring boards. When the nitrogen content is less than 0.1% by mass, it is difficult to improve the adhesiveness with the copper foil, and when it exceeds 10% by mass, the water absorption is increased. Here, total resin solid content is resin solid content computed from the mass ratio before and behind the process for 30 minutes in a 210 degreeC hot-air drying furnace.
上記(f)の難然剤は、一般に難燃剤と称されるものであればどのようなものでもよく、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ポリビニルフェノール、またはフェノール、クレゾール、アルキルフェノール、カテコールなどのノボラック樹脂などのハロゲン化物、グリシジルエーテル等があるが、特に制限するものではなく、また三酸化アンチモン、テトラフェニルホスフィンなどを併用してもよい。なかでも、該難然剤として、テトラブロモビスフェノールAまたはテトラブロモビスフェノールAのグリシジルエーテル等を挙げることができる。 The flame retardant of the above (f) may be any as long as it is generally called a flame retardant, for example, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, polyvinylphenol, phenol, cresol, alkylphenol, catechol. Although there are halides such as novolak resin, glycidyl ether, etc., there is no particular limitation, and antimony trioxide, tetraphenylphosphine, etc. may be used in combination. Among them, examples of the difficult agent include tetrabromobisphenol A or glycidyl ether of tetrabromobisphenol A.
また、封止用の樹脂材料として、無機樹脂マトリックスを用いることも好ましい。マトリックスとして使用される望ましい無機樹脂としては、種々のものを使用することができるが、例えば、ポリシロキサン、フッ素化酸化ケイ素、ホスファゼンなどが使用できる。特にポリシロキサンの末端をシリケート化合物で置換した変性ポリシロキサンを用いることが望ましい。望ましいポリジメチルシロキサン化合物である変性PDMSについて、以下に説明する。 It is also preferable to use an inorganic resin matrix as the sealing resin material. As the desirable inorganic resin used as the matrix, various resins can be used, and for example, polysiloxane, fluorinated silicon oxide, phosphazene, and the like can be used. In particular, it is desirable to use a modified polysiloxane in which the terminal of the polysiloxane is substituted with a silicate compound. The modified PDMS, which is a desirable polydimethylsiloxane compound, will be described below.
変性PDMSとは、シリケート化合物にてPDMSの末端を変性処理したものであり、両末端にシラノール基を有するPDMSと、主鎖の片側または両側に加水分解可能な官能基であるアルコキシ基を有するアルコキシシラン部分縮合物とを反応させて得る。
ここでシリケート化合物とは、シリコン(Si)でできた金属アルコキシドのオリゴマーであり、主鎖にシロキサン(−Si−O−Si−)骨格を持ち、外鎖にアルコキシ基(RO)を導入した化合物のことである。ここで、アルコキシ基(RO)のアルキル部分である(R)は、メチル基、エチル基、プロピル基等が例示される。このシリケート化合物は、水と容易に反応する特性を持っている。
シリケート化合物は、金属アルコキシドのオリゴマーであり、金属アルコキシドよりも高分子量で揮発性が低く、シリケート化合物が加水分解した時に、変性PDMSに含まれる揮発性の高い低分子シロキサンの揮発の抑制に寄与する。シリケート化合物としてはメチルシリケート、エチルシリケート、プロピルシリケート等を用いる事が出来る。品質の安定性および安全性の点からエチルシリケートが好ましい。反応性を上げるにはメチルシリケートを使用しても良い。
Modified PDMS is a PDMS end modified with a silicate compound, PDMS having a silanol group at both ends, and an alkoxy having an alkoxy group that is a hydrolyzable functional group on one or both sides of the main chain. It is obtained by reacting with a silane partial condensate.
Here, the silicate compound is a metal alkoxide oligomer made of silicon (Si), which has a siloxane (—Si—O—Si—) skeleton in the main chain and an alkoxy group (RO) introduced into the outer chain. That is. Here, (R) which is the alkyl part of the alkoxy group (RO) is exemplified by a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and the like. This silicate compound has the property of easily reacting with water.
The silicate compound is an oligomer of a metal alkoxide, has a higher molecular weight and lower volatility than the metal alkoxide, and contributes to the suppression of volatilization of the highly volatile low molecular weight siloxane contained in the modified PDMS when the silicate compound is hydrolyzed. . As the silicate compound, methyl silicate, ethyl silicate, propyl silicate and the like can be used. Ethyl silicate is preferred from the standpoints of quality stability and safety. Methyl silicate may be used to increase the reactivity.
上記シリケート化合物で変性されたPDMSは、通常のPDMSと比べると、格段に高い官能基濃度を有し、シリケート化合物との縮合反応性が高いため、変性PDMSに含まれるアルコキシシラン部分の縮合反応が促進されポリマー化して硬化する。質量平均分子量としては5000以上で100000以下の範囲にあるものが望ましい。用いる際にはシリケート化合物と、前記した変性PDMSとを有する混合物を以下の加水分解反応および縮合反応させる。シリケート化合物も変性PDMSも水の存在下で加水分解し、反応性の高いシラノール基(−OH基)を生成するため、シラノールの凝集が加速されることなく、変性PDMSとの縮合反応が順調に進行する。これにより、変性PDMSに含まれる低分子シロキサンも、反応生成物中に取り込まれ、低分子シロキサンは、構成物質の一部となる。 PDMS modified with the above silicate compound has a significantly higher functional group concentration and higher condensation reactivity with the silicate compound than ordinary PDMS, so the condensation reaction of the alkoxysilane moiety contained in the modified PDMS Accelerated, polymerized and cured. The mass average molecular weight is preferably in the range of 5,000 to 100,000. When used, a mixture having a silicate compound and the above-described modified PDMS is subjected to the following hydrolysis reaction and condensation reaction. Both the silicate compound and the modified PDMS are hydrolyzed in the presence of water to produce highly reactive silanol groups (—OH groups), so that the condensation reaction with the modified PDMS proceeds smoothly without acceleration of silanol aggregation. proceed. Thereby, the low molecular siloxane contained in the modified PDMS is also taken into the reaction product, and the low molecular siloxane becomes a part of the constituent material.
また、上記シリケート化合物は、〔化学式1〕SinO(n-1)(RO)2(n+1) (R=アルキル基、n=4〜16)で表されるものであり、また、変性PDMSは、〔化学式2〕SinO(n-1)(RO)2(n+1)(OSi(CH3)2)m(RO)2(n+1)SinO(n-1)(R=アルキル基、n=4〜16、m>50)で表されるものであっても良い。 The silicate compound is represented by [Chemical Formula 1] Si n O (n-1) (RO) 2 (n + 1) (R = alkyl group, n = 4 to 16). Modified PDMS is represented by [Chemical formula 2] Si n O (n-1) (RO) 2 (n + 1) (OSi (CH 3 ) 2 ) m (RO) 2 (n + 1) Si n O (n-1 ) (R = alkyl group, n = 4 to 16, m> 50).
封止用の樹脂材料には、樹脂材料の主成分をなす各種マトリックス以外に、必要に応じて、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を混合してもよい。 In addition to the various matrices that form the main component of the resin material, additives such as a curing accelerator, an antioxidant, and an ultraviolet absorber may be mixed in the sealing resin material as necessary.
マトリックスとなる樹脂材料が熱硬化性樹脂の場合には、封止用の樹脂材料に硬化促進剤を混合してもよい。
硬化促進剤としては、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムブロミド、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド、n−ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドなどの4級ホスホニウム塩;3級アミン;4級アンモニウム塩;1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの双環式アミジン類とその誘導体;2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。しかしながら、硬化性がよく、着色がなければ、特に限定されない。これらの硬化促進剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの双環式アミジン類、およびイミダゾール類は、少量の添加量でも熱硬化性樹脂に対して高い活性を示し、比較的低い硬化温度でも短時間、例えば、150℃程度でも90秒位で硬化することができるのでより好ましい。市販品としては、日本化学産業(株)製ニッカオクチックス亜鉛(商品名)やサンアプロ(株)製U−CAT5003(商品名)などが好ましく利用できる。
When the resin material used as the matrix is a thermosetting resin, a curing accelerator may be mixed in the sealing resin material.
Examples of the curing accelerator include tetraphenylphosphonium bromide, tetrabutylphosphonium bromide, methyltriphenylphosphonium bromide, ethyltriphenylphosphonium bromide, n-butyltriphenylphosphonium bromide, and the like; tertiary amine; quaternary ammonium salt Bicyclic amidines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7 and derivatives thereof; imidazoles such as 2-methylimidazole and 2-phenyl-4-methylimidazole; However, there is no particular limitation as long as the curability is good and there is no coloring. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more. Bicyclic amidines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, and imidazoles exhibit high activity against thermosetting resins even with a small addition amount, and have a relatively low curing temperature. However, it is more preferable because it can be cured in a short time, for example, about 150 ° C. in about 90 seconds. As commercially available products, Nikka Octix zinc (trade name) manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., U-CAT5003 (trade name) manufactured by San Apro Co., Ltd., etc. can be preferably used.
このような硬化促進剤を用いるとき、その好ましい使用割合は、熱硬化性樹脂に対する質量比で0.003〜0.04であり、より好ましくは0.004〜0.02である。この範囲であれば、充分な硬化促進効果が得られ、硬化物の物性低下や着色を引き起こすことがない。 When such a curing accelerator is used, the preferred use ratio is 0.003 to 0.04, more preferably 0.004 to 0.02, in terms of mass ratio to the thermosetting resin. If it is this range, sufficient hardening promotion effect will be acquired and it will not cause the physical-property fall and coloring of hardened | cured material.
また、マトリックスとなる樹脂材料が熱硬化性樹脂の場合には、封止用の樹脂材料に酸化防止剤を添加してもよい。酸化防止剤を添加することにより、加熱時の酸化劣化を防止し着色の少ない硬化物とすることができる。酸化防止剤の例はフェノール系、硫黄系、およびリン系の酸化防止剤である。酸化防止剤を使用するときの好ましい配合割合は、熱硬化性樹脂を基準とする質量比で0.0001〜0.1である。 Moreover, when the resin material used as a matrix is a thermosetting resin, you may add antioxidant to the resin material for sealing. By adding an antioxidant, it is possible to prevent oxidative deterioration during heating and to obtain a cured product with little coloring. Examples of antioxidants are phenolic, sulfur and phosphorus antioxidants. A preferable blending ratio when using the antioxidant is 0.0001 to 0.1 by mass ratio based on the thermosetting resin.
酸化防止剤の具体例は、モノフェノール類(2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−p−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートなど)、ビスフェノール類(2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−{β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど)、高分子型フェノール類(1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−S−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、トコフェノールなど)、硫黄系酸化防止剤(ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルル−3,3’−チオジプロピオネートなど)、ホスファイト類(リフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビ(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビ(2,4−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、ビス[2−t−ブチル−6−メチル−4−{2−(オクタデシルオキシカルボニル)エチル}フェニル]ヒドロゲンホスファイトなど)、およびオキサホスファフェナントレンオキサイド類(9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドなど)である。これらの酸化防止剤はそれぞれ単独で使用できるが、フェノール系/硫黄系またはフェノール系/リン系と組み合わせて使用することが特に好ましい。市販のフェノール系の酸化防止剤としては、チバ・ジャパン(株)製IRGANOX 1010(商品名)やIRGAFOS 168(商品名)をそれぞれ単独で利用することができ、また、これらを混合して利用することもできる。 Specific examples of the antioxidant include monophenols (2,6-di-t-butyl-p-cresol, butylated hydroxyanisole, 2,6-di-t-butyl-p-ethylphenol, stearyl-β- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate), bisphenols (2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2′-methylenebis (4- Ethyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 3,9-bis [1,1-dimethyl-2- {β- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy} ethyl] 2,4,8,10-tetraoxy Saspiro [5,5] undecane, etc.), polymer type phenols (1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 1,3,5-trimethyl-2) , 4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, tetrakis- [methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) Propionate] methane, bis [3,3′-bis- (4′-hydroxy-3′-t-butylphenyl) butyric acid] glycol ester, 1,3,5-tris (3 ′, 5′-di-) t-butyl-4′-hydroxybenzyl) -S-triazine-2,4,6- (1H, 3H, 5H) trione, tocophenol, etc.), sulfur-based antioxidant (dilauryl-3,3′-thiodipropio) , Dimyristyl-3,3'-thiodipropionate, distearyl-3,3'-thiodipropionate), phosphites (riphenyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, phenyl diisodecyl phosphite, tris (Nonylphenyl) phosphite, diisodecylpentaerythritol phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, cyclic neopentanetetrayl bis (octadecyl) phosphite, cyclic neopentanetetraylbi (2 , 4-di-t-butylphenyl) phosphite, cyclic neopentanetetraylbi (2,4-di-t-butyl-4-methylphenyl) phosphite, bis [2-t-butyl-6-methyl- 4- {2- (octadecyloxy Rubonyl) ethyl} phenyl] hydrogen phosphite), and oxaphosphaphenanthrene oxides (9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 10- (3,5-di-) t-butyl-4-hydroxybenzyl) -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 10-decyloxy-9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene- 10-oxide etc.). These antioxidants can be used alone, but it is particularly preferable to use them in combination with phenolic / sulfuric or phenolic / phosphorous. As commercially available phenolic antioxidants, IRGANOX 1010 (trade name) and IRGAFOS 168 (trade name) manufactured by Ciba Japan Co., Ltd. can be used singly or in combination. You can also.
また、耐光性を向上させるために、必要に応じて封止用の樹脂材料に紫外線吸収剤を配合してもよい。紫外線吸収剤としては、一般のプラスチック用紫外線吸収剤を使用でき、その好ましい配合割合は、マトリックスとなる樹脂材料を基準とする質量比で0.0001〜0.1である。 Moreover, in order to improve light resistance, you may mix | blend a ultraviolet absorber with the resin material for sealing as needed. As an ultraviolet absorber, a general ultraviolet absorber for plastics can be used, and a preferable blending ratio thereof is 0.0001 to 0.1 in terms of a mass ratio based on a resin material serving as a matrix.
紫外線吸収剤の具体例は、フェニルサリシレート、p−t−ブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート等のサリチル酸類、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジtert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジtert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジtert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−{(2’−ヒドロキシ−3’,3’’,4’’,5’’,6’’−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル}ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類、およびビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[{3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドリキシフェニル}メチル]ブチルマロネート等のヒンダートアミン類である。 Specific examples of the ultraviolet absorber include salicylic acids such as phenyl salicylate, pt-butylphenyl salicylate, p-octylphenyl salicylate, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4 -Octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-dodecyloxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy- Benzophenones such as 5-sulfobenzophenone, 2- (2′-hydroxy-5′-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-5′-tert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2 ′ -Hydroxy-3 ' 5′-ditert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3′-tert-butyl-5′-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′) , 5′-ditert-butylphenyl) -5-chlorobenzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5′-ditert-amylphenyl) benzotriazole, 2-{(2′-hydroxy-3) Benzotriazoles such as', 3 '', 4 '', 5 '', 6 ''-tetrahydrophthalimidomethyl) -5'-methylphenyl} benzotriazole, and bis (2,2,6,6-tetramethyl -4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6- Ntamechiru 4-piperidyl) is [{3,5-bis (1,1-dimethylethyl) -4-hydrido hydroxyphenyl} methyl] hindered amines such as butyl malonate.
更に、封止用の樹脂材料には、必要に応じて下記成分を配合してもよい。
(1)粉末状の補強剤や充填剤、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、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、ガラスビーズ等の透明フィラー、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。
これらは、マトリックスとなる樹脂材料の透明性を損なわない範囲で配合される。これらを配合するときの好ましい割合は、マトリックスとなる樹脂材料に対する質量比で、0.10〜1.0の範囲である。
Furthermore, you may mix | blend the following component with the resin material for sealing as needed.
(1) Powdery reinforcing agents and fillers, for example, metal oxides such as aluminum oxide and magnesium oxide, silicon compounds such as fine powder silica, fused silica and crystalline silica, transparent fillers such as glass beads, aluminum hydroxide, etc. Metal hydroxide, kaolin, mica, quartz powder, graphite, molybdenum disulfide, etc.
These are blended within a range that does not impair the transparency of the resin material serving as a matrix. A desirable ratio when these are blended is in a range of 0.10 to 1.0 in terms of mass ratio with respect to the resin material serving as a matrix.
(2)着色剤または顔料、例えば、二酸化チタン、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム黄、カドミウム赤および有機色素等。
(3)難燃剤、例えば、三酸化アンチモン、ブロム化合物およびリン化合物等。
(4)イオン吸着体。
これらの成分を配合するときの好ましい割合は、マトリックスとなる樹脂材料に対する質量比で0.0001〜0.30である。
(5)ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカなどの金属酸化物のナノ粒子分散液。
これら(1)〜(6)の成分を配合するときの好ましい割合は、マトリックスとなる樹脂材料に対する質量比で0.01〜0.50である。
(2) Colorants or pigments such as titanium dioxide, molybdenum red, bitumen, ultramarine blue, cadmium yellow, cadmium red and organic dyes.
(3) Flame retardants such as antimony trioxide, bromine compounds and phosphorus compounds.
(4) Ion adsorbent.
A desirable ratio when these components are blended is 0.0001 to 0.30 in terms of a mass ratio with respect to a resin material to be a matrix.
(5) A nanoparticle dispersion of a metal oxide such as zirconia, titania, alumina, or silica.
A preferable ratio when blending these components (1) to (6) is 0.01 to 0.50 in terms of mass ratio with respect to the resin material to be a matrix.
本発明では、上記成分に加えて、LEDチップ110からの発光に対応する励起帯を有する蛍光体(蛍光粒子)150を封止用の樹脂材料160に添加する。
例えば、青色や紫外に発光するLEDチップと組み合わせる場合には、当該LEDチップ110から発生する紫外〜青色の波長域に励起帯を持つ蛍光体を封止用の樹脂材料に添加して用いる。
蛍光体の具体例はY2O3S:Eu、La2O2S:Eu、3.5MgO・0.5MgOF2・GeO2:Mn、(La、Mn、Sm)2O2S・Ga2O3(赤色蛍光体)、ZnS:Cu・Al、SrAl2O4:Eu、BAM:Eu・Mn(緑色蛍光体)、YAG:Ce(黄色蛍光体)、BAM:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、ZnS:Ag、(Sr、Ga、Ba、Mg)10(PO4)6Cl:Eu(青色蛍光体)である。
In the present invention, in addition to the above components, a phosphor (fluorescent particle) 150 having an excitation band corresponding to light emission from the LED chip 110 is added to the sealing resin material 160.
For example, when combined with an LED chip that emits blue or ultraviolet light, a phosphor having an excitation band in the ultraviolet to blue wavelength region generated from the LED chip 110 is added to the sealing resin material.
Specific examples of the phosphor are Y 2 O 3 S: Eu, La 2 O 2 S: Eu, 3.5 MgO · 0.5 MgOF 2 .GeO 2 : Mn, (La, Mn, Sm) 2 O 2 S · Ga 2 O 3 (red phosphor), ZnS: Cu · Al, SrAl 2 O 4 : Eu, BAM: Eu · Mn (green phosphor), YAG: Ce (yellow phosphor), BAM: Eu, Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, ZnS: Ag, (Sr, Ga, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl: Eu (blue phosphor).
また、本発明のLEDパッケージを白色LEDとして用いる場合には、特開2001−214162号公報に記載のオキシ窒化物ガラス蛍光体、特開2003−336059号公報、特開2003−124527号公報に記載のサイアロンを母体とする蛍光体、シリコンナイトライド系などの窒素を含有した特表2003−515655号公報などに記載の蛍光体などを用いることができる。 When the LED package of the present invention is used as a white LED, the oxynitride glass phosphor described in JP-A-2001-214162, JP-A-2003-336059, and JP-A-2003-124527 are described. The phosphor described in JP-T-2003-515655 and the like containing nitrogen such as a silicon nitride-based phosphor can be used.
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
(実施例1〜14ならびに比較例1〜11)
〔基板〕
下記表に記載の基板はそれぞれ以下の通り。
樹脂絶縁層基板[A]:アルミニウムベースに樹脂絶縁層を設けた銅貼り基板(日本理化工業社製NRA−8)を10mm四角に加工したものを用い、図2に示す配線パターンになるように、基板140上に銅電極120、130を形成した。その後電極面に反射性を付与するために置換メッキ法により銅電極表面に銀の薄膜を形成した。なお、図2には、高温高質バイアステストで使用するLEDチップ110を破線で示した。
樹脂絶縁層基板[B]:[A]と同じ銅張り基板を用い、全面の銅層を除去し樹脂製絶縁層を露出させたものを用いた。
陽極酸化処理基板[A]、[B]:下記に示す方法で処理作成した基板(A)、(B)を10mm四角に加工したものを用い、図3に示す配線パターンになるように、スクリーン印刷法を用いて、基板140上に電極120、130を形成した。但し、電極120、130はAu電極である。なお、図3には、高温高質バイアステストで使用するLEDチップ110を破線で示した。
具体的にはAuナノ粒子(ナノテック:シーアイ化成社製)50gをキシレン50gに加えた後、8時間常温で撹拌を行なって安定したAuインク分散液を得た。固形粉分析の結果、金の含量が26.8質量%であった。上記のインク分散液にシランカップリング剤(信越ポリマー社、製品名KBM603)を、インク分散液の2質量%の量で追加混合したものを金属インクとして使用した。粘度はこの状態で10cpsであった。このようにして調製した金属インクを、TU2030−B(セリテック社製)を用いて、スクリーン印刷法により供給し、印刷した後160℃に設定された熱風乾燥機で約5分間維持させ、Au電極120,130を形成した。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
(Examples 1-14 and Comparative Examples 1-11)
〔substrate〕
The substrates listed in the table below are as follows.
Resin insulation layer substrate [A]: A copper-clad substrate (NRA-8 manufactured by Nippon Rika Kogyo Co., Ltd.) with a resin insulation layer provided on an aluminum base is processed into a 10 mm square so that the wiring pattern shown in FIG. 2 is obtained. Copper electrodes 120 and 130 were formed on the substrate 140. Thereafter, a silver thin film was formed on the surface of the copper electrode by displacement plating in order to impart reflectivity to the electrode surface. In FIG. 2, the LED chip 110 used in the high temperature and high quality bias test is indicated by a broken line.
Resin insulation layer substrate [B]: The same copper-clad substrate as [A] was used, and the entire surface of the copper layer was removed to expose the resin insulation layer.
Anodized substrates [A] and [B]: A substrate (A) and (B) processed by the method shown below and processed into a 10 mm square so that the wiring pattern shown in FIG. The electrodes 120 and 130 were formed on the substrate 140 using a printing method. However, the electrodes 120 and 130 are Au electrodes. In FIG. 3, the LED chip 110 used in the high temperature and high quality bias test is indicated by a broken line.
Specifically, 50 g of Au nanoparticles (Nanotech: manufactured by C-I Kasei Co., Ltd.) was added to 50 g of xylene, and then stirred at room temperature for 8 hours to obtain a stable Au ink dispersion. As a result of solid powder analysis, the gold content was 26.8% by mass. A silane coupling agent (Shin-Etsu Polymer Co., Ltd., product name KBM603) additionally mixed with the above ink dispersion in an amount of 2% by mass of the ink dispersion was used as the metal ink. The viscosity was 10 cps in this state. The metal ink thus prepared was supplied by screen printing using TU2030-B (manufactured by Celitec), printed, and maintained for about 5 minutes with a hot air dryer set at 160 ° C. 120, 130 were formed.
(陽極酸化処理基板(A)、(B)の制作方法)
(1)鏡面仕上げ処理(電解研磨処理)
高純度アルミニウム基板(住友軽金属社製、純度99.90質量%、厚さ0.4mm)を10cm四方の面積で陽極酸化処理できるようカットし、以下組成の電解研磨液を用い、電圧25V、液温度65℃、液流速3.0m/minの条件で電解研磨処理を施した。
陰極はカーボン電極とし、電源は、GP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。また、電解液の流速は渦式フローモニターFLM22−10PCW(AS ONE製)を用いて計測した。
(電解研磨液組成)
・85質量%リン酸(和光純薬社製試薬) 660mL
・純水 160mL
・硫酸 150mL
・エチレングリコール 30mL
(Production method of anodized substrates (A) and (B))
(1) Mirror finish (electropolishing)
A high-purity aluminum substrate (manufactured by Sumitomo Light Metal Co., Ltd., purity 99.90 mass%, thickness 0.4 mm) is cut so that it can be anodized in an area of 10 cm square, and an electrolytic polishing liquid having the following composition is used. The electropolishing treatment was performed under conditions of a temperature of 65 ° C. and a liquid flow rate of 3.0 m / min.
The cathode was a carbon electrode, and GP0110-30R (manufactured by Takasago Seisakusho) was used as the power source. The flow rate of the electrolytic solution was measured using a vortex flow monitor FLM22-10PCW (manufactured by AS ONE).
(Electrolytic polishing liquid composition)
-660 mL of 85% by mass phosphoric acid (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
・ Pure water 160mL
・ Sulfuric acid 150mL
・ Ethylene glycol 30mL
(2)陽極酸化処理
基板(A)
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、以下の条件にて陽極酸化処理を施すことにより、アルミニウム基板の表面に陽極酸化皮膜を形成した。
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、10M/L硫酸の電解液で、電流密度20A/dm2、液温度35℃、液流速3.0m/minの条件で、5時間の陽極酸化処理を施した。
基板(B)
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、特開2007−204802号公報に記載の手順にしたがって自己規則化法による陽極酸化処理を施すことにより、厚み方向に直立した直管状のポアを有する該陽極酸化皮膜をアルミニウム基板表面に形成した。
電解研磨処理後のアルミニウム基板に、0.50mol/Lシュウ酸の電解液で、電圧40V、液温度15℃、液流速3.0m/minの条件で、5時間のプレ陽極酸化処理を施した。
その後、プレ陽極酸化処理後のアルミニウム基板を、0.2mol/L無水クロム酸、0.6mol/Lリン酸の混合水溶液(液温:50℃)に12時間浸漬させる脱膜処理を施した。
その後、0.50mol/Lシュウ酸の電解液で、電圧40V、液温度15℃、液流速3.0m/minの条件で、10時間の再陽極酸化処理を施し、膜厚80μmの酸化皮膜を得た。
なお、プレ陽極酸化処理および再陽極酸化処理は、いずれも陰極はステンレス電極とし、電源はGP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。また、冷却装置にはNeoCool BD36(ヤマト科学社製)、攪拌/加温装置にはペアスターラー PS−100(EYELA社製)を用いた。更に、電解液の流速は渦式フローモニターFLM22−10PCW(AS ONE製)を用いて計測した。
(2) Anodizing substrate (A)
An anodized film was formed on the surface of the aluminum substrate by subjecting the aluminum substrate after the electrolytic polishing treatment to an anodizing treatment under the following conditions.
The aluminum substrate after the electropolishing treatment was anodized for 5 hours with an electrolytic solution of 10 M / L sulfuric acid under the conditions of a current density of 20 A / dm 2 , a liquid temperature of 35 ° C., and a liquid flow rate of 3.0 m / min. .
Substrate (B)
The anodized film having straight tubular pores upright in the thickness direction by subjecting the aluminum substrate after electrolytic polishing treatment to anodization treatment by a self-ordering method according to the procedure described in JP-A-2007-204802 Was formed on the surface of an aluminum substrate.
The aluminum substrate after the electropolishing treatment was subjected to a pre-anodization treatment for 5 hours with an electrolytic solution of 0.50 mol / L oxalic acid at a voltage of 40 V, a liquid temperature of 15 ° C., and a liquid flow rate of 3.0 m / min. .
Thereafter, a film removal treatment was performed in which the aluminum substrate after the pre-anodizing treatment was immersed in a mixed aqueous solution (liquid temperature: 50 ° C.) of 0.2 mol / L chromic anhydride and 0.6 mol / L phosphoric acid for 12 hours.
Then, re-anodizing treatment was performed for 10 hours with an electrolyte solution of 0.50 mol / L oxalic acid at a voltage of 40 V, a liquid temperature of 15 ° C., and a liquid flow rate of 3.0 m / min to form an oxide film with a film thickness of 80 μm. Obtained.
In both the pre-anodizing treatment and the re-anodizing treatment, the cathode was a stainless electrode, and the power source was GP0110-30R (manufactured by Takasago Seisakusho). Moreover, NeoCool BD36 (made by Yamato Kagaku) was used for the cooling device, and Pear Stirrer PS-100 (made by EYELA) was used for the stirring / heating device. Furthermore, the flow rate of the electrolyte was measured using a vortex flow monitor FLM22-10PCW (manufactured by AS ONE).
〔表面修飾層の形成〕
浸漬(ディップ)法を用いて、上記の手順で作成した基板表面に表面修飾層を形成した。親和性、密着性及びサーモサイクルテストに用いる基板については、上記で作成した基板そのものを以下に示す修飾処理剤に浸漬して取り出し、100℃、1分の条件で乾燥させることで表面修飾層を形成した。
高温高湿バイアステストに用いる基板については、予めLEDチップを基板に実装した後、同じ修飾処理剤をLED表面に付かないよう基板上に流しかけ、余分な液を取り除いた状態で同じように乾燥させることで表面修飾層を形成した。
なお、比較例1〜11については、上記した表面修飾層の形成手順は実施しなかった。
(Formation of surface modification layer)
A surface modification layer was formed on the surface of the substrate prepared by the above procedure using an immersion (dip) method. About the board | substrate used for affinity, adhesiveness, and a thermo cycle test, the board | substrate created above was immersed and taken out in the modification processing agent shown below, and a surface modification layer was dried by 100 degreeC and the conditions for 1 minute. Formed.
For the substrate used for the high-temperature and high-humidity bias test, after the LED chip is mounted on the substrate in advance, the same modification treatment agent is poured on the surface of the LED so that it does not adhere to the LED surface, and the excess liquid is removed and dried in the same way. By doing so, a surface modification layer was formed.
In addition, about the comparative examples 1-11, the formation procedure of the above-mentioned surface modification layer was not implemented.
(修飾処理剤)
(1)M0928(東京化成社製):(3−メルカプトプロピル)トリメトキシシラン(下記式)
(2)シランカップリング剤Z6040(東レダウコーニング社製):3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(下記式)
(3)シロキサン 3074(東レダウコーニング社製):ジメチルフェニルメトキシシロキサン
有機官能基:フェニル基、メトキシ基
(4)下記式に示す化合物を含む修飾処理剤
シランカップリング剤(4)の組成は以下の通り。
上記式の化合物:0.017g
メタノール :9.00g
水 :1.001g
(5)両末端シラノール(Gelest社製、DMS−S12):ポリジメチルシロキサン(下記式)
有機官能基:メチル基
(Modifying agent)
(1) M0928 (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.): (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (the following formula)
Compound of the above formula: 0.017 g
Methanol: 9.00 g
Water: 1.001g
(5) Silanol at both ends (manufactured by Gelest, DMS-S12): polydimethylsiloxane (the following formula)
Organic functional group: methyl group
〔樹脂材料による封止〕
上記の手順で表面修飾層を形成した後(比較例1〜11については、上記の手順で作成された基板に対して直接)、以下に示す封止用の樹脂材料を、固形分量として1gとなる量だけ基板上にディスペンサーを用いて滴下し、200℃ 60分加熱乾燥させた。
[Sealing with resin material]
After forming the surface modification layer by the above procedure (for Comparative Examples 1 to 11 directly with respect to the substrate created by the above procedure), the sealing resin material shown below is 1 g as the solid content. A certain amount was dropped onto the substrate using a dispenser and dried by heating at 200 ° C. for 60 minutes.
(封止用樹脂材料)
(1)後述する方法で作成した変性PDMSを含む組成物
(2)セロキサイド2021P(ダイセル化学工業社製):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
溶媒としてはメタノールを用い固形分濃度として10質量%となるよう希釈して使用した。
(3)KER6100/CAT−PH(信越化学工業社製):ジメチルシリコーン系封止材
溶媒としては水/メタノール1:5の液で希釈した。
(Resin material for sealing)
(1) Composition containing modified PDMS prepared by the method described later (2) Celoxide 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries): 3,4-epoxycyclohexenylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexenecarboxylate The product was diluted with methanol to a solid content concentration of 10% by mass.
(3) KER6100 / CAT-PH (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): Dimethyl silicone-based sealing material The solvent was diluted with a solution of water / methanol 1: 5.
(変性PDMS含有組成物の調製)
攪拌装置、温度計、滴下ラインを取り付けた反応容器に、エチルシリケート(多摩化学工業株式会社製、シリケート40 n=4〜6)1.0gを入れ、エチルシリケートを両末端にアルコキシ変性したポリジメチルシロキサン(質量平均分子量;32,000相当)(荒川化学株式会社製HBSIL039)32.0gと、大気中(室温)にて約30分間、攪拌混合し、混成物である原料液Aを得た。ここで、エチルシリケートと、エチルシリケートを両末端にアルコキシ変性したポリジメチルシロキサンで用いられたシリケートは、同じ種類および同じ特性を持つシリケートを使用した。
そして、原料液Aを加水分解工程および縮合工程にて、必要量の水0.93gを約1時間かけて滴下して加え、攪拌混合した。その後、攪拌しながら約30分かけて室温まで自然冷却し、変性PDMS含有組成物を得た。
(Preparation of modified PDMS-containing composition)
Into a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a dropping line, 1.0 g of ethyl silicate (manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., silicate 40 n = 4 to 6) is put, and polydimethyl having ethyl silicate alkoxy-modified at both ends. 32.0 g of siloxane (mass average molecular weight; equivalent to 32,000) (HBSIL039 manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) was stirred and mixed in the atmosphere (room temperature) for about 30 minutes to obtain a raw material liquid A as a hybrid. Here, silicates having the same type and the same characteristics were used as silicates used in ethyl silicate and polydimethylsiloxane obtained by alkoxy-modifying ethyl silicate at both ends.
Then, in the hydrolysis step and the condensation step, the raw material liquid A was added dropwise with a required amount of 0.93 g of water over about 1 hour and stirred and mixed. Then, it naturally cooled to room temperature over about 30 minutes, stirring, and obtained modified | denatured PDMS containing composition.
上記の手順で樹脂材料を用いて封止した基板に対して以下の評価を実施した。 The following evaluation was implemented with respect to the board | substrate sealed using the resin material in said procedure.
〔親和性評価〕
樹脂材料を滴下した基板界面について、断面を研磨してSEM観察を行い、樹脂材料と基板界面との剥離を確認した。また、基板界面、および、樹脂材料中における気泡の有無を確認した。SEM観察は1検体について倍率200倍で、断面に対し100視野を観察した。
剥離、気泡の数が100視野中で10個を超えたものを×、5個以上10個未満のものを△、3個以上5個未満ものを○△、3個未満のものを○として評価した。
[Affinity evaluation]
About the board | substrate interface which dripped the resin material, the cross section was grind | polished and SEM observation was performed and peeling with a resin material and a board | substrate interface was confirmed. Moreover, the presence or absence of bubbles in the substrate interface and the resin material was confirmed. In the SEM observation, 100 visual fields were observed with respect to a cross section at a magnification of 200 times for each specimen.
Exfoliation, evaluation of bubbles exceeding 10 in 100 fields of view, evaluation of 5 to less than 10 △, evaluation of 3 to less than 5 ○ △ evaluation of less than 3 ○ did.
〔密着性評価(サーモサイクルテスト(TCT))〕
Hutech社製の液層式熱衝撃試験装置LTS−50−Aを用い、−65℃、150℃の温度に保持したガルデン中で液層での昇温/降温をそれぞれ3分ずつ交互に繰り返し、300サイクル実施した。
その後、基板表面の中心部分で切断し、断面を研磨してSEM観察を行い、樹脂材料と基板界面と、の剥離の有無を確認した。SEM観察は1検体について倍率200倍で、断面に対し100視野を観察した。
剥離の数が100視野中で10個を超えたものを△×、5個以上10個未満のものを△、3個以上5個未満のものを○△、1個以上3個未満のものを○、0個のものを◎として評価した。
[Adhesion evaluation (Thermocycle test (TCT))]
Using a liquid layer type thermal shock tester LTS-50-A manufactured by Hutech, the temperature increase / decrease in the liquid layer was alternately repeated for 3 minutes each in Galden held at -65 ° C and 150 ° C, 300 cycles were performed.
Then, it cut | disconnected in the center part of the board | substrate surface, the cross section was grind | polished, SEM observation was performed, and the presence or absence of peeling with a resin material and a board | substrate interface was confirmed. In the SEM observation, 100 visual fields were observed with respect to a cross section at a magnification of 200 times for each specimen.
If the number of peels exceeds 10 in 100 fields, Δ ×, 5 or more but less than 10 Δ, 3 or more but less than 5 ○ △, 1 or more but less than 3 ○, 0 items were evaluated as ◎.
〔発光挙動の経時変化評価(高温高湿バイアステスト(HHBT))〕
より実使用系に近づけるために、LEDチップ(ナイトライドセミコンダクター社製UV−LED(NS375Wウェハ出力3.5mWより取り出し))を各基板に実装したものについて、表面修飾層の形成、および、樹脂材料による封止を実施することによって得られたLEDパッケージをプリント基板上に固定し、温度85%湿度85%の条件下で点灯と消灯を各1時間おきに繰り返すサイクルを4000サイクル実施した。
実際に点灯時の輝度を測定しながらテストしテスト前(これを「初期」と呼ぶ)に対し4000cycleのバイアスを加えた後(これを「末期」と呼ぶ)の輝度変化を評価基準とした。
輝度変化が40%以上あったものを×、20%以上40%未満だったものを△×、10%以上20%未満だったものを△、5%以上10%未満だったものを○△、5%未満だったものを○として評価した。
[Evaluation of light emission behavior over time (high-temperature, high-humidity bias test (HHBT))]
In order to make it closer to the actual use system, LED chip (Nitride Semiconductor UV-LED (taken from NS375W wafer output 3.5 mW)) mounted on each substrate, surface modification layer formation, and resin material The LED package obtained by carrying out the sealing according to the above was fixed on a printed circuit board, and 4000 cycles were repeated in which lighting and extinguishing were repeated every 1 hour under conditions of a temperature of 85% and a humidity of 85%.
The test was performed while actually measuring the luminance at the time of lighting, and the luminance change after applying a 4000 cycle bias (referred to as “the end”) before the test (referred to as “the initial”) was used as an evaluation standard.
X when the luminance change is 40% or more, △ when it is 20% or more and less than 40%, △ when it is 10% or more but less than 20%, or △ when it is 5% or more but less than 10%, A value of less than 5% was evaluated as ○.
各評価の結果を下記表に示す。いずれの評価結果も△以下は使用不可と判断した。
(実施例15)
本実施例では、実施例12に用いたものと同じ修飾処理剤(修飾処理剤(5))を用いて、基板上に表面修飾層をパターン状に形成し、該パターン状の表面修飾層が形成された部分を封止した。
実施例12で用いた修飾処理剤(5)を更にメタノールで10倍希釈したものを、ディスペンサーを用いてパターン状に基板140(陽極酸化処理基板A)に滴下し、100℃で、1分の条件で乾燥させることで、基板140上に表面修飾層180をパターン状に設けた。図4に基板140上に形成した表面修飾層180のパターンを示した。
次に、基板140上にパターン状に形成された表面処理層180の上に、ディスペンサーを用い封止用の樹脂材料160(封止樹脂剤(1))を滴下し、200℃ 60分加熱乾燥させた。これを基板(X)とした。
比較のために表面修飾層を形成しなかった基板140(陽極酸化処理基板A)上に、ディスペンサーを用いて封止用の樹脂材料160(封止樹脂剤(1))をパターン状に滴下したもの(基板(Y)とする)と、実施例12と同様の手順で、浸漬法により(修飾処理剤(5)を用いて、表面全体に表面修飾層180を形成した基板140(陽極酸化処理基板A)に、ディスペンサーを用いて封止用の樹脂材料160(封止樹脂剤(1))をパターン状に滴下したもの(基板(Z)とする)を作成した。
基板(X)〜(Z)について、封止用の樹脂材料160の加熱乾燥後の状態をそれぞれ図5(X)〜(Z)に示した。なお、図5(Z)については、図4における表面修飾層のパターン形状を破線で示した。
図4と図5(X)との比較から明らかなように、基板(X)では、基板140上に封止樹脂(封止用の樹脂材料)160が表面修飾層180のパターンを維持した状態で形成され、剥がれ等は観察されなかった。
図4と図5(Y)との比較から明らかなように、基板(Y)では基板140表面に対する封止用の樹脂材料の親和性の不足により、パターンの途中で封止樹脂(封止用の樹脂材料)160が途切れてしまう箇所が発生した。
図4と図5(Z)との比較から明らかなように、基板(Z)では基板140表面全体に表面修飾層180が形成されているため、ディスペンサーで滴下した直後に封止用の樹脂材料160が基板140上に広がってしまい、所定の形状のパターン(破線で示す)を形成することができなかった。
(Example 15)
In this example, a surface modification layer was formed in a pattern on a substrate using the same modification treatment agent (modification treatment agent (5)) as used in Example 12, and the surface modification layer in the pattern form The formed part was sealed.
The modification treatment agent (5) used in Example 12 was further diluted 10-fold with methanol and dropped into the substrate 140 (anodized substrate A) in a pattern using a dispenser, and at 100 ° C. for 1 minute. The surface modification layer 180 was provided in a pattern on the substrate 140 by drying under conditions. FIG. 4 shows a pattern of the surface modification layer 180 formed on the substrate 140.
Next, a resin material 160 for sealing (sealing resin agent (1)) is dropped on the surface treatment layer 180 formed in a pattern on the substrate 140 using a dispenser, and dried by heating at 200 ° C. for 60 minutes. I let you. This was made into the board | substrate (X).
For comparison, a sealing resin material 160 (sealing resin agent (1)) was dropped in a pattern on a substrate 140 (anodized substrate A) on which a surface modification layer was not formed, using a dispenser. A substrate 140 (anodizing treatment), and a substrate 140 having a surface modification layer 180 formed on the entire surface by a dipping method (using the modification treatment agent (5)) in the same procedure as in Example 12. A substrate (A) was prepared by dropping a sealing resin material 160 (sealing resin agent (1)) in a pattern using a dispenser (referred to as substrate (Z)).
For the substrates (X) to (Z), the states after heat drying of the sealing resin material 160 are shown in FIGS. 5 (X) to (Z), respectively. In addition, about FIG. 5 (Z), the pattern shape of the surface modification layer in FIG. 4 was shown with the broken line.
As is clear from comparison between FIG. 4 and FIG. 5 (X), in the substrate (X), the sealing resin (sealing resin material) 160 maintains the pattern of the surface modification layer 180 on the substrate 140. No peeling or the like was observed.
As is clear from a comparison between FIG. 4 and FIG. 5 (Y), in the substrate (Y), due to the lack of affinity of the sealing resin material for the surface of the substrate 140, the sealing resin (for sealing) The resin material) 160 was interrupted.
As is clear from a comparison between FIG. 4 and FIG. 5 (Z), since the surface modification layer 180 is formed on the entire surface of the substrate 140 in the substrate (Z), the sealing resin material immediately after dropping with the dispenser. 160 spread on the substrate 140, and a pattern with a predetermined shape (shown by a broken line) could not be formed.
以上の結果から明らかなように、本発明により、基板表面に対する封止用の樹脂材料の親和性が向上し、樹脂材料を供給する際の気泡などの巻きこまれがなく、温度サイクルに対しても高い密着性が維持されて基板界面からの樹脂層剥離が抑制できる。更に、上記のような効果により発光特性も長期に保持できる。 As is clear from the above results, the present invention improves the affinity of the resin material for sealing with respect to the substrate surface, prevents entrainment of bubbles and the like when supplying the resin material, and is also suitable for temperature cycles. High adhesion is maintained, and the resin layer peeling from the substrate interface can be suppressed. Furthermore, the light emission characteristics can be maintained for a long time due to the above effects.
100 LEDパッケージ
110 LEDチップ
120,130 電極
140 基板
150 蛍光体
160 樹脂材料(封止樹脂)
180 表面修飾層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 LED package 110 LED chip 120,130 Electrode 140 Board | substrate 150 Phosphor 160 Resin material (sealing resin)
180 Surface modification layer
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