JP2012131852A - Urethane resin composition, cured product, and optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウレタン樹脂組成物、硬化体及び該硬化体を用いた光半導体装置に関する。 The present invention relates to a urethane resin composition, a cured body, and an optical semiconductor device using the cured body.
光半導体装置では、光半導体素子を保護するために樹脂組成物を硬化することによって封止部材を成型する。樹脂組成物の硬化、成型は、通常、ケース内やリードフレームのキャビティ内に注型するポッティング法や、成型装置内の成型金型によって形成されるキャビティ内に樹脂組成物を充填する液状トランスファー成型法や、コンプレッション成型法等で行われる。このとき、透明樹脂とリードフレームのみで光半導体装置の形状を形成する構造や、透明樹脂でレンズ形状を形成する構造においては、硬質な透明樹脂が求められる。また、各種の実装信頼性を確保するために硬化体のガラス転移温度は高い方が好ましい。硬質、高ガラス転移温度の硬化体を得るには、架橋密度を高く設定することが一般的である。 In the optical semiconductor device, the sealing member is molded by curing the resin composition in order to protect the optical semiconductor element. The resin composition is usually cured and molded by a potting method in which the resin composition is cast in a case or in a lead frame cavity, or in a liquid transfer molding in which the resin composition is filled in a cavity formed by a molding die in a molding apparatus. Or compression molding method. At this time, a hard transparent resin is required in a structure in which the shape of the optical semiconductor device is formed only by the transparent resin and the lead frame, or in a structure in which the lens shape is formed by the transparent resin. Moreover, in order to ensure various mounting reliability, it is preferable that the glass transition temperature of the cured body is high. In order to obtain a hardened body having a high glass transition temperature, it is common to set the crosslink density high.
一方、ポリイソシアネート成分とポリイソシアネート成分との反応で得られるポリウレタン樹脂は、ポリオールやイソシアネートに多様な構造を選択することによって各種物性の硬化体を得ることができる。ウレタン樹脂系においても高架橋密度を得るには、ポリオール成分に短鎖長の多官能ポリオール化合物を含有することが有効である。例えば、特許文献1では、硬質で高いガラス転移温度を有するウレタン樹脂として、短鎖長の多官能ポリオールと脂環式イソシアネートとからなるウレタン樹脂組成物が開示されている。 On the other hand, the polyurethane resin obtained by reaction of a polyisocyanate component and a polyisocyanate component can obtain a cured product having various physical properties by selecting various structures for the polyol and isocyanate. In order to obtain a high crosslinking density even in a urethane resin system, it is effective to contain a short-chain polyfunctional polyol compound in the polyol component. For example, Patent Document 1 discloses a urethane resin composition comprising a short-chain polyfunctional polyol and an alicyclic isocyanate as a hard urethane resin having a high glass transition temperature.
しかしながら、短鎖長の多官能ポリオールは極性が高いため、一般にイソシアネート成分との相溶性に劣る傾向がある。また、脂肪族や脂環族のイソシアネート化合物は極性が低いため、ポリオールとの相溶性に劣る傾向がある。そのため、従来のウレタン樹脂組成物では、硬質で高ガラス転移温度の硬化体が得られるものの、硬化体の均一性が劣る傾向があり、その両方が必ずしも高い水準で保持されるものではなかった。 However, since a short-chain polyfunctional polyol has a high polarity, it generally tends to have poor compatibility with an isocyanate component. In addition, since aliphatic and alicyclic isocyanate compounds have low polarity, they tend to have poor compatibility with polyols. For this reason, in the conventional urethane resin composition, although a hardened body having a high glass transition temperature can be obtained, the uniformity of the cured body tends to be inferior, and both of them are not necessarily maintained at a high level.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ポリオール成分とイソシアネート成分との相溶性に優れ、均一でガラス転移温度が高い硬化体を得ることが可能なウレタン樹脂組成物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a urethane resin composition that is excellent in compatibility between a polyol component and an isocyanate component, and that can obtain a cured body having a uniform and high glass transition temperature. Objective.
本発明は、ポリオール成分を含むA液と、ポリイソシアネート成分を含むB液と、からなる2液型ウレタン樹脂組成物であって、ポリオール成分は、水酸基価が550〜675mgKOH/gである3官能以上のポリオール化合物を含有し、ポリイソシアネート成分は、脂環式ポリイソシアネートと、脂環式ポリイソシアネートのイソシアネート基残存プレポリマーを含有し、イソシアネート基含有率が26.0〜30.0質量%である、2液型ウレタン樹脂組成物を提供する。 The present invention is a two-component urethane resin composition comprising a liquid A containing a polyol component and a liquid B containing a polyisocyanate component, wherein the polyol component has a trifunctionality having a hydroxyl value of 550 to 675 mgKOH / g. The above-mentioned polyol compound is contained, the polyisocyanate component contains an alicyclic polyisocyanate and an isocyanate group residual prepolymer of the alicyclic polyisocyanate, and the isocyanate group content is 26.0 to 30.0% by mass. A two-component urethane resin composition is provided.
このようなウレタン樹脂組成物は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との相溶性に十分に優れることから均一な硬化体を形成することができ、架橋密度が高くなるため硬化体のガラス転移温度を向上するができる。本発明のウレタン樹脂組成物がこのような効果を奏する理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。すなわち、水酸基価を所定の範囲に設定したポリオール化合物と、イソシアネート基含有率を所定の範囲に設定したイソシアネート成分とを用いることによって、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との極性を近づけることができるため、両成分の相溶性が高くなり、架橋密度が高く、ガラス転移温度を低下させることなく、均一な硬化体が得られると考えられる。 Such a urethane resin composition is sufficiently excellent in compatibility between the polyol component and the polyisocyanate component, so that a uniform cured body can be formed, and the glass transition temperature of the cured body is improved because the crosslink density is increased. I can do it. The reason why the urethane resin composition of the present invention exhibits such an effect is not necessarily clear, but the present inventors consider as follows. That is, by using a polyol compound having a hydroxyl value set in a predetermined range and an isocyanate component having an isocyanate group content set in a predetermined range, the polarity of the polyol component and the polyisocyanate component can be made closer, It is considered that the compatibility of both components is increased, the crosslinking density is high, and a uniform cured product can be obtained without lowering the glass transition temperature.
また、硬化体のガラス転移温度をより高くできる観点から、上記ポリオール化合物は、トリメチロールプロパン1モルに対し、プロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを2〜3モル付加した化合物であることが好ましく、上記脂環式イソシアネートは、イソホロンジイソシアネートであることが好ましい。 Moreover, from the viewpoint that the glass transition temperature of the cured product can be further increased, the polyol compound is preferably a compound obtained by adding 2 to 3 moles of propylene oxide or ethylene oxide to 1 mole of trimethylolpropane. The formula isocyanate is preferably isophorone diisocyanate.
さらに、本発明では、ウレタン樹脂組成物の硬化性を高めるために、上記B液は、かさ密度が0.12g/mL以下のステアリン酸亜鉛を更に含むことができる。 Furthermore, in this invention, in order to improve the sclerosis | hardenability of a urethane resin composition, the said B liquid can further contain the zinc stearate whose bulk density is 0.12 g / mL or less.
本発明はまた、水酸基価が550〜675mgKOH/gである3官能以上のポリオール化合物を含有するポリオール成分を含むA液と、脂環式ポリイソシアネートと、該脂環式ポリイソシアネートのイソシアネート基残存プレポリマーを含有し、イソシアネート基含有率が26.0〜30.0質量%であるポリイソシアネート成分を含むB液と、からなるウレタン樹脂組成物を、A液とB液とを混合することによって硬化して得られる硬化体を提供する。 The present invention also includes a liquid A containing a polyol component containing a trifunctional or higher functional polyol compound having a hydroxyl value of 550 to 675 mgKOH / g, an alicyclic polyisocyanate, and an isocyanate group remaining prepolymer of the alicyclic polyisocyanate. A urethane resin composition comprising a polymer and containing a polyisocyanate component having an isocyanate group content of 26.0 to 30.0% by mass is cured by mixing the A liquid and the B liquid. A cured product obtained as described above is provided.
また、上記A液又は上記B液が無機充填材を更に含むことによって、硬化体の熱膨張係数をリードフレームの熱膨張係数に近づけ、耐熱試験や温度サイクル試験において、リードフレームとの剥離が生じにくくすることができる。 Further, when the liquid A or the liquid B further contains an inorganic filler, the thermal expansion coefficient of the cured body is brought close to the thermal expansion coefficient of the lead frame, and peeling from the lead frame occurs in a heat resistance test or a temperature cycle test. Can be difficult.
本発明は更に、上記ウレタン樹脂組成物の硬化体からなる封止部材を備える光半導体装置を提供する。このような光半導体装置は、硬化体の光透過性、均一性が高く、耐光着色等の光学特性及び機械特性に優れる。 The present invention further provides an optical semiconductor device comprising a sealing member made of a cured product of the urethane resin composition. Such an optical semiconductor device has high optical transparency and uniformity of the cured body, and is excellent in optical characteristics such as light-resistant coloring and mechanical characteristics.
本発明によれば、ポリオール成分とイソシアネート成分との相溶性に優れ、均一でガラス転移温度が高い硬化体を得ることが可能なウレタン樹脂組成物を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the urethane resin composition which is excellent in the compatibility of a polyol component and an isocyanate component, and can obtain the hardening body which is uniform and has a high glass transition temperature can be provided.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
本実施形態のウレタン樹脂組成物は、ポリオール成分を含むA液と、ポリイソシアネート成分を含むB液とからなり、ポリオール成分は、水酸基価が550〜675mgKOH/gである3官能以上のポリオール化合物を含有し、ポリイソシアネート成分は、脂環式ポリイソシアネートと、脂環式ポリイソシアネートのイソシアネート基残存プレポリマーを含有し、イソシアネート基含有率が26.0〜30.0質量%である2液型ウレタン樹脂組成物である。 The urethane resin composition of the present embodiment comprises a liquid A containing a polyol component and a liquid B containing a polyisocyanate component, and the polyol component is a trifunctional or higher functional polyol compound having a hydroxyl value of 550 to 675 mgKOH / g. The polyisocyanate component contains an alicyclic polyisocyanate and an isocyanate group-remaining prepolymer of the alicyclic polyisocyanate, and the isocyanate group content is 26.0 to 30.0% by mass. It is a resin composition.
(ポリオール成分)
本発明に係るポリオール成分は、3つ以上のアルコール性水酸基を有する化合物(ポリオール)からなる成分であり、水酸基価が550〜675mgKOH/gである3官能以上のポリオール化合物を含有する。
(Polyol component)
The polyol component which concerns on this invention is a component which consists of a compound (polyol) which has 3 or more alcoholic hydroxyl groups, and contains the trifunctional or more functional polyol compound whose hydroxyl value is 550-675 mgKOH / g.
このような範囲の水酸基価を有するポリオール化合物を選択することによって、イソシアネート成分との相溶性に優れ、均一でガラス転移温度が高い硬化体を得ることが可能となる。ポリオール化合物の水酸基価が675mgKOH/gより大きいとポリイソシアネート成分との相溶性が低下する傾向にあり、550mgKOH/gより小さいとポリイソシアネート成分との相溶性は得られるものの、硬化体のガラス転移温度(以下、「Tg」と表記する)が低下する傾向にある。 By selecting a polyol compound having a hydroxyl value in such a range, it is possible to obtain a cured product that is excellent in compatibility with the isocyanate component, is uniform, and has a high glass transition temperature. When the hydroxyl value of the polyol compound is larger than 675 mgKOH / g, the compatibility with the polyisocyanate component tends to be reduced. When the hydroxyl value is smaller than 550 mgKOH / g, the compatibility with the polyisocyanate component is obtained, but the glass transition temperature of the cured product is obtained. (Hereinafter referred to as “Tg”) tends to decrease.
ポリオール化合物の水酸基価は、ポリオール化合物をアセチル化試薬である無水酢酸を含むピリジン溶液に添加して、水酸基をアセチル化させた後、過剰のアセチル化試薬を水によって分解し、生成した酢酸を水酸化カリウムで滴定することで求めることができる。 The hydroxyl value of the polyol compound is determined by adding the polyol compound to a pyridine solution containing acetic anhydride as an acetylating reagent, acetylating the hydroxyl group, then decomposing excess acetylating reagent with water, and It can be determined by titrating with potassium oxide.
ここで、本明細書において「相溶性が優れる」とは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを室温にて混合した際に、透明で均一な樹脂組成物となることを意味する。また、「ガラス転移温度が高い硬化体」とは、Tgが100℃以上の硬化体を意味する。 Here, in this specification, “excellent compatibility” means that a transparent and uniform resin composition is obtained when a polyol component and a polyisocyanate component are mixed at room temperature. The “cured body having a high glass transition temperature” means a cured body having a Tg of 100 ° C. or higher.
上記ポリオール化合物としては、例えば、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール及びアクリル樹脂ポリオールを用いることができる。ウレタン樹脂組成物の硬化体のTgを高くする観点から、ポリオール化合物は、短鎖長の脂肪族ポリオールであることが好ましく、具体的には、トリメチロールプロパン1モルに対しにプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを2〜3モル付加した化合物であることが好ましい。 As the polyol compound, for example, aliphatic polyol, alicyclic polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, polyester polyol, polycaprolactone polyol, and acrylic resin polyol can be used. From the viewpoint of increasing the Tg of the cured product of the urethane resin composition, the polyol compound is preferably an aliphatic polyol having a short chain length, and specifically, propylene oxide or ethylene oxide per 1 mol of trimethylolpropane. It is preferable that it is a compound which added 2-3 mol.
また、トリメチロールプロパンが固体であるのに対し、トリメチロールプロパンにプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを付加した化合物は液状であり、取り扱い性に容易となる。さらに、トリメチロールプロパンにプロピレンオキサイドを付加した化合物の場合、そのメチル基の立体障害によってエチレンオキサイドを付加した化合物に比べ、硬化体のTgをより高めることができる。 Further, while trimethylolpropane is solid, a compound obtained by adding propylene oxide or ethylene oxide to trimethylolpropane is liquid and easy to handle. Furthermore, in the case of a compound obtained by adding propylene oxide to trimethylolpropane, the Tg of the cured product can be further increased as compared with a compound obtained by adding ethylene oxide due to steric hindrance of the methyl group.
トリメチロールプロパン1モルに対し、にプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを2又は3モルの配合で付加反応を行った場合、反応生成物中には原料のトリメチロールプロパン、プロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドの1モル付加品、2モル付加品、3モル付加品、4モル付加品等の複数のポリオール化合物の混合物が得られる。ポリオール化合物はこれら混合物であってもよく、この場合、水酸基価は、上記混合物から算出される値となる。 When an addition reaction of 2 or 3 moles of propylene oxide or ethylene oxide is performed on 1 mole of trimethylolpropane, 1 mole of the starting material trimethylolpropane, propylene oxide or ethylene oxide is added to the reaction product. A mixture of a plurality of polyol compounds such as a product, a 2 mol addition product, a 3 mol addition product, and a 4 mol addition product is obtained. The polyol compound may be a mixture thereof, and in this case, the hydroxyl value is a value calculated from the mixture.
ポリオール化合物は、単独で用いてもよいが、架橋密度や粘度を調整するために、他のポリオールを併用することも可能である。その場合、水酸基価が550〜675mgKOH/gであるポリオール化合物をポリオール成分の全量に対して80質量%以上とすることが好ましい。このような範囲にすることで、ポリオールを数種併用した場合でも、ポリオール間の反応性差によって生ずる硬化体の不均一性を防ぐことができる。 The polyol compound may be used alone, but other polyols can be used in combination in order to adjust the crosslinking density and viscosity. In that case, the polyol compound having a hydroxyl value of 550 to 675 mgKOH / g is preferably 80% by mass or more based on the total amount of the polyol component. By setting it as such a range, even when several types of polyols are used in combination, it is possible to prevent non-uniformity of the cured product caused by the difference in reactivity between the polyols.
上記ポリオール成分には、水酸基残存プレポリマーが含まれてもよい。ポリオール成分に、水酸基残存プレポリマーを含むことにより、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との相溶性を更に向上することができる。水酸基残存プレポリマーは、上記ポリオールと後述するポリイソシアネート(好ましくは後述する脂環基を有するポリイソシアネート)とを、上記ポリオール中の水酸基が、上記ポリイソシアネート中イソシアネート基に対して過剰になるように反応させることによって得られる。ポリオール中の水酸基当量をX、ポリイソシアネート中のイソシアネート基当量をYとしたときの比をX/Yとすると、水酸基残存プレポリマーは、X/Yが3〜20となるように、ポリオールとポリイソシアネートとを混合、反応させて得られることが好ましい。X/Yが3以上の値をとることによって、上記水酸基残存プレポリマーの分子量の増大を抑制し、取り扱いやすい粘度に保つことが可能となる。X/Yが20以下の値をとることによって、プレポリマーの効果を有効に得ることができる傾向にある。また、水酸基残存プレポリマーの合成は、触媒を添加することによって短縮することもできるが、ポリマーの着色を避けるために無触媒下で室温又は加熱反応させることが好ましい。 The polyol component may contain a hydroxyl group residual prepolymer. By including the hydroxyl group residual prepolymer in the polyol component, the compatibility between the polyol component and the polyisocyanate component can be further improved. The hydroxyl group-remaining prepolymer includes the polyol and a polyisocyanate described later (preferably a polyisocyanate having an alicyclic group described later) such that the hydroxyl group in the polyol is excessive with respect to the isocyanate group in the polyisocyanate. It is obtained by reacting. When the hydroxyl group equivalent in the polyol is X and the ratio when the isocyanate group equivalent in the polyisocyanate is Y is X / Y, the hydroxyl group-retaining prepolymer has a polyol and a poly It is preferably obtained by mixing and reacting with isocyanate. When X / Y takes a value of 3 or more, an increase in the molecular weight of the hydroxyl group-retaining prepolymer can be suppressed, and the viscosity can be easily handled. When X / Y takes a value of 20 or less, the effect of the prepolymer tends to be obtained effectively. The synthesis of the hydroxyl group-retaining prepolymer can be shortened by adding a catalyst, but it is preferable to carry out a reaction at room temperature or without heating in order to avoid coloring the polymer.
(ポリイソシアネート成分)
本発明に係るポリイソシアネート成分は、2以上のイソシアネート基を有する化合物(ポリイソシアネート)からなる成分であり、脂環式ポリイソシアネート及び該脂環式ポリイソシアネートのイソシアネート基が残存したプレポリマーを含有し、イソシアネート基含有率が26.0〜30.0質量%である。
(Polyisocyanate component)
The polyisocyanate component according to the present invention is a component composed of a compound having two or more isocyanate groups (polyisocyanate) and contains an alicyclic polyisocyanate and a prepolymer in which the isocyanate group of the alicyclic polyisocyanate remains. The isocyanate group content is 26.0 to 30.0% by mass.
脂環式ポリイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス−(シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−ビス−(イソシアナトメチル)シクロヘキサン又はノルボルネンジイソシアネート(2,5−(2,6)−ビス−イソシアネトメチル[2,2,1]ヘプタン)が挙げられ、イソホロンジイソシアネートが好ましい。 Specific examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate, 4,4′-methylenebis- (cyclohexyl isocyanate), 1,3-bis- (isocyanatomethyl) cyclohexane or norbornene diisocyanate (2,5- (2,6 ) -Bis-isocyanatomethyl [2,2,1] heptane), with isophorone diisocyanate being preferred.
イソシアネート基残存プレポリマーは、上記脂環式ポリイソシアネートと、ポリオールとを、ポリイソシアネート中のイソシアネート基が、ポリオール中の水酸基に対して過剰になるように反応させることにより得られる。イソシアネート基残存プレポリマーは、上述のX/Yが0.05〜0.3となるように、ポリオールとポリイソシアネートとを混合、反応させて得られることが好ましい。X/Yが0.05以上の値をとることで、プレポリマーの効果を有効に得ることができるようになる傾向にある。X/Yが0.3以下の値をとることで、上記イソシアネート基残存プレポリマーの分子量の増大を抑制し、取り扱いやすい粘度に保つことが可能となる。また、イソシアネート基残存プレポリマーの合成は、触媒を添加することによって短縮することもできるが、ポリマーの着色を避けるために無触媒下で室温又は加熱反応させることが好ましい。 The isocyanate group-remaining prepolymer is obtained by reacting the alicyclic polyisocyanate and the polyol so that the isocyanate group in the polyisocyanate is excessive with respect to the hydroxyl group in the polyol. The isocyanate group residual prepolymer is preferably obtained by mixing and reacting a polyol and a polyisocyanate so that the above-mentioned X / Y is 0.05 to 0.3. When X / Y takes a value of 0.05 or more, the effect of the prepolymer tends to be obtained effectively. When X / Y takes a value of 0.3 or less, it is possible to suppress an increase in the molecular weight of the isocyanate group-remaining prepolymer and maintain a viscosity that is easy to handle. The synthesis of the isocyanate group-remaining prepolymer can be shortened by adding a catalyst. However, in order to avoid coloration of the polymer, it is preferable to carry out the reaction at room temperature or without heating.
ポリイソシアネート成分が、脂環式ポリイソシアネートと共にイソシアネート基残存プレポリマーを含有することにより、ポリオール成分との極性差を縮められるため、ポリオール成分との相溶性に優れ、均一でガラス転移温度が高い硬化体を得ることが可能となる。特に、脂環式ポリイソシアネートとして、一級炭素に結合したイソシアネート基と二級炭素に結合したイソシアネート基とを有するイソホロンジイソシアネートを用いた場合、剛直性と柔軟性のバランスにも優れ、ガラス転移温度のより高い硬化体を得ることができる。 Since the polyisocyanate component contains the isocyanate group residual prepolymer together with the alicyclic polyisocyanate, the polarity difference from the polyol component can be reduced, so that it has excellent compatibility with the polyol component and is uniform and has a high glass transition temperature. The body can be obtained. In particular, when an isophorone diisocyanate having an isocyanate group bonded to a primary carbon and an isocyanate group bonded to a secondary carbon is used as the alicyclic polyisocyanate, the balance between rigidity and flexibility is excellent, and the glass transition temperature is low. A higher cured body can be obtained.
イソシアネート基残存プレポリマーの合成に用いるポリオール化合物は特に限定されないが、上述のポリオール成分との相溶性を向上する観点から、ポリオール成分と同一のポリオール化合物を用いることが好ましい。 The polyol compound used for the synthesis of the isocyanate group residual prepolymer is not particularly limited, but the same polyol compound as the polyol component is preferably used from the viewpoint of improving the compatibility with the above-described polyol component.
ポリイソシアネートとポリオールとを反応させた場合、反応生成物中には原料のポリイソシアネート及び複数の反応生成物の混合物が得られる。具体的には、ジイソシアネート化合物とトリメチロールプロパンのような3官能のポリオール化合物とをジイソシアネート化合物が過剰となるモル比で反応させた場合、ポリオール化合物1モルに対してジイソシアネート化合物が1モル、2モル、3モル反応した化合物及び原料のジイソシアネート化合物等の混合物となる。イソシアネート基残存プレポリマーは、これら混合物であってもよい。 When the polyisocyanate and the polyol are reacted, a raw material polyisocyanate and a mixture of a plurality of reaction products are obtained in the reaction product. More specifically, when a diisocyanate compound and a trifunctional polyol compound such as trimethylolpropane are reacted at a molar ratio in which the diisocyanate compound is excessive, the diisocyanate compound is 1 mol and 2 mol with respect to 1 mol of the polyol compound. It becomes a mixture of the compound reacted for 3 mol and the raw diisocyanate compound. The isocyanate group remaining prepolymer may be a mixture thereof.
イソシアネート成分は、脂環式ポリイソシアネート及びイソシアネート基残存プレポリマーの混合物であり、イソシアネート基含有率とはこの混合物のイソシアネート含有率を意味する。ポリイソシアネート成分のイソシアネート含有率は、ポリイソシアネート成分をメチルエチルケトンに溶解し、ジ−n−ビチルアミンを加え、指示薬にブロムフェノールブルー溶液を用い塩酸溶液で逆滴定することで求めることができる。 The isocyanate component is a mixture of an alicyclic polyisocyanate and an isocyanate group residual prepolymer, and the isocyanate group content means the isocyanate content of this mixture. The isocyanate content of the polyisocyanate component can be determined by dissolving the polyisocyanate component in methyl ethyl ketone, adding di-n-bitylamine, and back titrating with a hydrochloric acid solution using a bromophenol blue solution as an indicator.
ポリイソシアネート成分のイソシアネート含有率は、26.0〜30.0%であり、27.0〜30.0%が好ましく、28.0〜30.0%がより好ましい。ポリイソシアネート成分のイソシアネート含有率が30.0%より大きいとポリオール成分との極性差が大きくなるため、相溶性が低下する傾向にあり、26.0%未満ではポリイソシアネート成分の粘度が高くなるため、ポリオール成分と混合し難くなる。 The isocyanate content of the polyisocyanate component is 26.0 to 30.0%, preferably 27.0 to 30.0%, and more preferably 28.0 to 30.0%. If the isocyanate content of the polyisocyanate component is greater than 30.0%, the polarity difference from the polyol component increases, so the compatibility tends to decrease. If it is less than 26.0%, the viscosity of the polyisocyanate component increases. It becomes difficult to mix with the polyol component.
これらイソシアネート成分には、架橋密度や粘度を調整するために、更に他のポリイソシアネート化合物と併用することも可能である。その場合、脂環式ポリイソシアネート及びイソシアネート基残存プレポリマーの混合物がイソシアネート成分の全量に対して80質量%以上とすることが好ましい。このように設定することで、各種イソシアネートを併用した際のイソシアネート間の反応性差によって生ずる硬化体の不均一性を防ぐことができる。 These isocyanate components can be used in combination with other polyisocyanate compounds in order to adjust the crosslinking density and viscosity. In that case, the mixture of the alicyclic polyisocyanate and the isocyanate group residual prepolymer is preferably 80% by mass or more based on the total amount of the isocyanate component. By setting in this way, it is possible to prevent non-uniformity of the cured product caused by a difference in reactivity between isocyanates when various isocyanates are used in combination.
上記併用可能なイソシアネートとしては、上述したポリイソシアネート化合物の他に、ポリイソシアネートを原料としたイソシアヌレート型、ビゥレット型、又はアダクト型のポリイソシアネートを用いてもよく、特にヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートを原料としたイソシアヌレート型ポリイソシアネートが好ましい。このようなポリイソシアネートを用いることで、得られる硬化体のガラス転移温度を向上させることができる。 As the isocyanate that can be used in combination, in addition to the polyisocyanate compound described above, an isocyanurate type, biuret type, or adduct type polyisocyanate made from polyisocyanate may be used. The isocyanurate type polyisocyanate used as a raw material is preferable. By using such polyisocyanate, the glass transition temperature of the obtained cured product can be improved.
(硬化触媒)
本実施形態に係るB液は、硬化触媒を更に含有することができる。硬化触媒としては、亜鉛、ジルコニウム、又はアルミニウム等の有機金属系、ジブチルスズラウレート等のスズ系、DBU(1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカン−7−エン)のフェノール塩、オクチル酸塩、アミン、イミダゾール等の触媒を使用することができる。これらの中でも、ステアリン酸亜鉛が耐熱着色性及びウレタン樹脂組成物の室温での粘度安定性に優れるため好ましい。硬化体の透明性の観点で、硬化触媒として、かさ密度が0.12g/mL以下のステアリン酸亜鉛を用いることが好ましい。
(Curing catalyst)
The B liquid which concerns on this embodiment can further contain a curing catalyst. Curing catalysts include organometallics such as zinc, zirconium or aluminum, tins such as dibutyltin laurate, DBU (1,8-diazabicyclo [5,4,0] undecan-7-ene) phenol salts, octyl Catalysts such as acid salts, amines, and imidazoles can be used. Among these, zinc stearate is preferable because it is excellent in heat resistant colorability and viscosity stability at room temperature of the urethane resin composition. From the viewpoint of the transparency of the cured product, it is preferable to use zinc stearate having a bulk density of 0.12 g / mL or less as the curing catalyst.
硬化触媒の含有量は、ウレタン樹脂組成物全量に対して、0.001〜1質量%であることが好ましく、0.002〜0.1質量%であることがより好ましい。硬化触媒の含有量が0.001質量%以上であるとき、硬化促進の効果が現れる傾向にあり、1質量%以下であるとき、硬化体の白濁を抑制できる傾向にある。硬化触媒を加えることで、ウレタン樹脂組成物の硬化性を高めることができる。 The content of the curing catalyst is preferably 0.001 to 1% by mass and more preferably 0.002 to 0.1% by mass with respect to the total amount of the urethane resin composition. When the content of the curing catalyst is 0.001% by mass or more, an effect of promoting the curing tends to appear, and when it is 1% by mass or less, the cloudiness of the cured product tends to be suppressed. By adding a curing catalyst, the curability of the urethane resin composition can be increased.
(無機充填材)
本実施形態に係る上記A液又は上記B液は、無機充填材を更に含んでもよい。無機充填材としては、硬化体の光透過性を維持するためにシリカであることが好ましく、ウレタン樹脂組成物中に高密充填するために粒子径の異なるシリカ粉末を混合して用いることが好ましい。ウレタン樹脂組成物に無機充填材を含むことで、硬化体の熱膨張係数を光半導体装置のリードフレームの熱膨張係数に近づけることができ、耐熱試験や温度サイクル試験において、リードフレームからの剥離や、硬化体中のクラックが生じにくくなる。
(Inorganic filler)
The liquid A or the liquid B according to this embodiment may further include an inorganic filler. The inorganic filler is preferably silica in order to maintain the light transmittance of the cured product, and it is preferable to use a mixture of silica powders having different particle diameters in order to densely fill the urethane resin composition. By including an inorganic filler in the urethane resin composition, the thermal expansion coefficient of the cured body can be brought close to the thermal expansion coefficient of the lead frame of the optical semiconductor device. , Cracks in the cured body are less likely to occur.
(その他材料)
本実施形態に係る上記A液又は上記B液は、上記以外に離型剤、接着性付与剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、有機充填材、重合禁止剤、カップリング剤等を含んでもよい。また、成型性の観点から、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤等を含んでもよい。
(Other materials)
The A liquid or the B liquid according to this embodiment is a mold release agent, an adhesion-imparting agent, an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, an organic filler, a polymerization inhibitor, a coupling agent, etc. May be included. Further, from the viewpoint of moldability, a plasticizer, an antistatic agent, a flame retardant, and the like may be included.
(離型剤)
ウレタン樹脂組成物を成型して硬化体を得る際に、成型金型との離型性を向上させる観点から、A液及び/又はB液に、各種離型剤を含有することができる。離型剤としては、脂肪酸系離型剤又はシリコーン系離型剤を1種を単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Release agent)
When molding a urethane resin composition to obtain a cured product, various release agents can be contained in the A liquid and / or the B liquid from the viewpoint of improving the releasability from the molding die. As the release agent, one type of fatty acid type release agent or silicone type release agent can be used alone, or two or more types can be used in combination.
脂肪酸系離型剤として、下記一般式(1)で表される飽和脂肪酸が挙げられる。
R1−COOH (1)
Examples of the fatty acid release agent include saturated fatty acids represented by the following general formula (1).
R 1 —COOH (1)
式中、R1は炭素数7〜28の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を示す。 In the formula, R 1 represents a linear or branched hydrocarbon group having 7 to 28 carbon atoms.
上記飽和脂肪酸としては、例えば、カプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミスチリン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸及びモンタン酸が挙げられる。また、一般式(1)においてR1の炭素数は、通常7〜28であり、10〜22であることが好ましく、14〜18であることがより好ましい。中でも、炭素数が17のイソステアリン酸は液体で、ウレタン樹脂組成物の粘度を調整できる点で特に好ましい。 Examples of the saturated fatty acid include caprylic acid, pelargonic acid, lauric acid, mythyric acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, isostearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, serotic acid and montanic acid. Can be mentioned. In general formula (1), the carbon number of R 1 is usually 7 to 28, preferably 10 to 22, and more preferably 14 to 18. Among these, isostearic acid having 17 carbon atoms is particularly preferable because it is liquid and can adjust the viscosity of the urethane resin composition.
また、シリコーン系離型剤としては、各種変性シリコーンを用いることができる。 Various silicones can be used as the silicone release agent.
上記離型剤の含有量は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との全量に対し、0.01〜5.0質量%であることが好ましい。離型剤の含有量が0.01質量%以上のとき、成型金型との離型性に優れる傾向があり、5.0質量%以下のとき、硬化体のガラス転移温度等の耐熱性が低下することを抑制する傾向にある。 The content of the release agent is preferably 0.01 to 5.0% by mass with respect to the total amount of the polyol component and the polyisocyanate component. When the content of the release agent is 0.01% by mass or more, there is a tendency to be excellent in releasability from the molding die, and when it is 5.0% by mass or less, the heat resistance such as the glass transition temperature of the cured product is high. It tends to suppress the decrease.
(接着性付与剤)
ウレタン樹脂組成物には、リードフレームの銀メッキやパラジウムメッキとの接着性を得るためにチオール基を有する化合物を接着性付与剤として添加することが好ましい。チオール基を有する化合物としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のチオール基含有シランカップリング剤や、2つ以上のチオール基を有する化合物(以下、ポリチオールという。)が好ましく、例えば、チオール基が第一級炭素に結合している化合物、チオール基が第二級炭素に結合している化合物、1つ以上のチオール基が第一級炭素に結合し、1つ以上のチオール基が第二級炭素に結合している化合物等が挙げられる。
(Adhesiveness imparting agent)
It is preferable to add a compound having a thiol group as an adhesiveness imparting agent to the urethane resin composition in order to obtain adhesion to the silver plating or palladium plating of the lead frame. The compound having a thiol group is preferably a thiol group-containing silane coupling agent such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane or a compound having two or more thiol groups (hereinafter referred to as polythiol). A compound bonded to a primary carbon, a compound having a thiol group bonded to a secondary carbon, one or more thiol groups bonded to a primary carbon, and one or more thiol groups bonded to a secondary carbon Examples thereof include compounds bonded to carbon.
チオール基が第一級炭素に結合している化合物としては、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリス−(3−メルカプトプロピオネート)等のチオール基を3つ有する化合物;ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトプロピオネート等のチオール基を4つ有する化合物;ジペンタエリスリトールヘキサ−3−メルカプトプロピオネート等のチオール基を6つ有する化合物等が挙げられる。 Examples of the compound in which the thiol group is bonded to the primary carbon include thiol groups such as tris-[(3-mercaptopropionyloxy) -ethyl] -isocyanurate, trimethylolpropane tris- (3-mercaptopropionate), etc. A compound having four thiol groups such as pentaerythritol tetrakis-3-mercaptopropionate; a compound having six thiol groups such as dipentaerythritol hexa-3-mercaptopropionate, etc. .
また、チオール基が第二級炭素に結合している化合物としては、1,4−ビス−(3−メルカプトブチルオキシ)ブタン等のチオール基を2つ有する化合物;1,3,5−トリス−(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン等のチオール基を3つ有する化合物;ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトブチレート等のチオール基を4つ有する化合物等が挙げられる。 In addition, as a compound in which the thiol group is bonded to the secondary carbon, a compound having two thiol groups such as 1,4-bis- (3-mercaptobutyloxy) butane; 1,3,5-tris- Compound having three thiol groups such as (3-mercaptobutyloxyethyl) -1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione; pentaerythritol tetrakis-3-mercaptobutyrate And compounds having four thiol groups such as
チオール化合物の含有量は、上記ポリオール成分と上記イソシアネート成分との全量に対して、0.01〜2.0質量%であることが好ましい。チオール化合物の含有量が、0.01質量%以上であるとき、銀メッキとの密着性を向上させる傾向があり、2.0質量%以下であるとき、硬化体のガラス転移温度等の耐熱性を保持することができる傾向がある。また、ウレタン樹脂組成物に上述の離型剤を含む場合に、成型金型との離型性を損なうことなく、硬化体と銀メッキとの密着性を向上させることができる。 It is preferable that content of a thiol compound is 0.01-2.0 mass% with respect to whole quantity of the said polyol component and the said isocyanate component. When the content of the thiol compound is 0.01% by mass or more, there is a tendency to improve the adhesion with the silver plating, and when it is 2.0% by mass or less, the heat resistance such as the glass transition temperature of the cured product. Tend to be able to hold. Moreover, when the above-mentioned mold release agent is included in the urethane resin composition, the adhesion between the cured product and the silver plating can be improved without impairing the mold release property with the molding die.
上記チオール化合物はイソシアネート成分と反応するので、ポリオール成分のA液側に添加することが好ましい。 Since the thiol compound reacts with the isocyanate component, it is preferably added to the A component side of the polyol component.
(酸化防止剤)
酸化防止剤としては、ヒンダード型フェノール系、硫黄系、リン系等の酸化防止剤が挙げられる。これらの中でも特にヒンダード型フェノール系、硫黄系酸化防止剤を、1種を単独で、又は複数種を組み合わせて使用することが好ましい。酸化剤として、具体的には、[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニル}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等が挙げられる。
(Antioxidant)
Examples of the antioxidant include hindered phenol-based, sulfur-based and phosphorus-based antioxidants. Among these, it is particularly preferable to use one or more hindered phenolic and sulfur antioxidants alone or in combination. Specifically, as the oxidizing agent, [2- {3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyl} -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10- And tetraoxaspiro [5,5] undecane.
酸化防止剤の含有量は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との全量に対し、0.05〜5質量%であることが好ましく、0.05〜0.3質量%であることがより好ましい。酸化防止剤の含有量が0.05質量%以上であるとき、酸化防止剤としての効果が有効に得られやすい傾向にあり、5質量%以下であるとき、溶解性や硬化時の硬化体表面への析出等の問題が生じにくくなる傾向にある。酸化防止剤を加えることで、熱や光による硬化体の劣化を抑制することができる。 It is preferable that content of antioxidant is 0.05-5 mass% with respect to the whole quantity of a polyol component and a polyisocyanate component, and it is more preferable that it is 0.05-0.3 mass%. When the content of the antioxidant is 0.05% by mass or more, the effect as an antioxidant tends to be effectively obtained, and when the content is 5% by mass or less, the surface of the cured product when dissolved or cured. There is a tendency that problems such as precipitation on the surface are less likely to occur. By adding an antioxidant, it is possible to suppress deterioration of the cured body due to heat or light.
(カップリング剤)
カップリング剤としては、エポキシ基、ウレイド基等を有するシランカップリング剤等が挙げられる。ウレタン樹脂組成物中のカップリング剤の含有量は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との全量に対して、0.1〜2質量%であることが好ましい。ウレタン樹脂組成物中にカップリング剤を含むことで、硬化体とリードフレームの銀メッキ、発光素子、ワイヤ、無機充填材等との密着性が向上する。
(Coupling agent)
Examples of the coupling agent include silane coupling agents having an epoxy group, a ureido group, and the like. It is preferable that content of the coupling agent in a urethane resin composition is 0.1-2 mass% with respect to the whole quantity of a polyol component and a polyisocyanate component. By including the coupling agent in the urethane resin composition, the adhesion between the cured body and the lead frame silver plating, light emitting element, wire, inorganic filler and the like is improved.
(硬化体)
本実施形態に係る硬化体は、上記ポリオール成分を含むA液と上記ポリイソシアネート成分を含むB液とを混合し、これを加熱して反応させることによって製造することができる。ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合比、及び水酸基残存プレポリマーとイソシアネート基残存プレポリマーの混合比は、ウレタン樹脂組成物中の(ポリオールと水酸基残存プレポリマーの合計の水酸基等量)/(ポリイソシアネートとイソシアネート基残存プレポリマーの合計のイソシアネート基等量)が0.7〜1.3であることが好ましく、0.8〜1.1であることがより好ましい。上記混合比が0.7〜1.3の範囲にあることで、硬化体が耐熱性、光学特性、及び機械特性が向上する傾向にある。無機充填材を配合する場合は、A液とB液とを混合した後に、ウレタン樹脂組成物に加えてもよい。
(Hardened body)
The cured body according to the present embodiment can be produced by mixing the liquid A containing the polyol component and the liquid B containing the polyisocyanate component, and heating and reacting them. The mixing ratio of the polyol component and the polyisocyanate component, and the mixing ratio of the hydroxyl group remaining prepolymer and the isocyanate group remaining prepolymer are (total hydroxyl group equivalent of polyol and hydroxyl group remaining prepolymer) / (poly The total isocyanate group equivalent amount of isocyanate and isocyanate group remaining prepolymer) is preferably 0.7 to 1.3, more preferably 0.8 to 1.1. When the mixing ratio is in the range of 0.7 to 1.3, the cured body tends to improve heat resistance, optical characteristics, and mechanical characteristics. When mix | blending an inorganic filler, after mixing A liquid and B liquid, you may add to a urethane resin composition.
上記本発明のウレタン樹脂組成物は、2液型の接着剤として使用できる以外に、2液混合後に冷凍保管した1液型の接着剤としても使用できる。接着剤としては、被着体と被着体との接着に用いるが、硬化体の均一性が高く、Tgが高いことから、光学用途の接着剤に適している。 The urethane resin composition of the present invention can also be used as a one-component adhesive that is stored frozen after two-component mixing, in addition to being able to be used as a two-component adhesive. The adhesive is used for adhesion between the adherend and the adherend, but is suitable for an adhesive for optical use because of high uniformity of the cured body and high Tg.
(光半導体装置)
以上のように得られるウレタン樹脂組成物を、液状トランスファー成型又はコンプレッション成型することによって光半導体素子の封止を行い、光半導体装置を製造することができる。このとき、ウレタン樹脂組成物は成型温度におけるゲル化時間が25〜200秒であることが好ましい。ゲル化時間をこの範囲とすることで、従来の固形トランスファー成型とほぼ同じ成型条件での製造が可能となる。ゲル化時間が25秒より短いと、溶融したウレタン樹脂組成物が成型金型(以下、単に「金型」という。)内の流路を十分に満たす前に硬化し、硬化体の成型物に未充填部位やボイドが発生しやすくなる傾向にある。一方、ゲル化時間が200秒より長いと、硬化不十分な成型物となる傾向がある。
(Optical semiconductor device)
The optical semiconductor device can be manufactured by sealing the optical semiconductor element by liquid transfer molding or compression molding the urethane resin composition obtained as described above. At this time, the urethane resin composition preferably has a gelation time at the molding temperature of 25 to 200 seconds. By setting the gelation time within this range, it is possible to manufacture under almost the same molding conditions as in the conventional solid transfer molding. When the gelation time is shorter than 25 seconds, the molten urethane resin composition is cured before sufficiently filling the flow path in the molding die (hereinafter simply referred to as “mold”), and becomes a molded product of the cured body. Unfilled sites and voids tend to occur. On the other hand, when the gelation time is longer than 200 seconds, the molded product tends to be insufficiently cured.
図1は、光半導体装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示す光半導体装置200は、一対のリードフレーム102(102a,102b)と、一方のリードフレーム102a上に設けられた接着部材103と、接着部材103上に備えられた光半導体素子104と、光半導体素子104と他方のリードフレーム102bとを電気的に接続するワイヤ105と、一対のリードフレーム102の一部、接着部材103、光半導体素子104及びワイヤ105を封止する封止部材106とを有している。光半導体装置200は、表面実装型と呼ばれるものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of an optical semiconductor device. An
リードフレーム102は、一方のリードフレーム102aと他方のリードフレーム102bとからなる。このリードフレーム102は、金属等の導電材料からなる部材であり、その表面は通常銀メッキによって被覆されている。また、一方のリードフレーム102aと他方のリードフレーム102bとは、互いに分離している。接着部材103は、一方のリードフレーム102aと光半導体素子104とを接着して互いに固定すると共に、それらを電気的に接続するための部材である。接着部材103は、例えば銀ペーストから形成される。
The
光半導体素子104には、順方向に電圧を加えた際に発光する発光ダイオード素子等が挙げられる。また、ワイヤ105は光半導体素子104と他方のリードフレーム102bとを電気的に接続できる金属細線等の導電ワイヤである。
Examples of the
封止部材106は、上記ウレタン樹脂組成物の硬化体で形成される。封止部材106は、光半導体素子104を外気から保護すると共に、光半導体素子104から発せられた光を外部に取り出す役割を担っているため、高い光透過性を有するものである。本実施形態において、封止部材106は凸レンズ形状であるレンズ部106bによって光半導体素子104から発せられた光が集約される。
The sealing
以上説明した本実施形態の光半導体装置200は、その製造工程の一部に液状トランスファー成型又はコンプレッション成型を採用することができ、これによって成型時間を短くして生産性を高めることが可能となる。また、液状トランスファー成型又はコンプレッション成型を採用することで、図1のような光の取り出し効率が向上するようなレンズ形状を付与する効果も得られる。
The
光半導体装置200は、光半導体素子と、これを封止する封止部材とを備えていればよく、上述のような表面実装型に代えて砲弾型であってもよい。
The
次に、光半導体装置の製造方法の好適な実施形態について、図1の光半導体装置200を製造する場合を例にして説明する。本実施形態に係る光半導体装置200の製造方法は、上記ウレタン樹脂組成物を液状トランスファー成型又はコンプレッション成型によって硬化成型して、光半導体装置200の封止部材106を形成する工程を備えている。
Next, a preferred embodiment of a method for manufacturing an optical semiconductor device will be described taking as an example the case of manufacturing the
組立部品は、一対のリードフレーム102(102a,102b)と、その一方のリードフレーム102a上に設けられた接着部材103と、接着部材103上に形成された光半導体素子104と、光半導体素子104と他方のリードフレーム102bとを電気的に接続するワイヤ105とを備える。まず、この構造体を、成型装置が備える金型によって形成されるキャビティ内の所定の位置に設置する。成型装置は、液状トランスファー成型又はコンプレッション成型に用いられるものであって、その金型によって形成されるキャビティが、目的とする硬化体の形状をなしているものであれば特に限定されない。
The assembly component includes a pair of lead frames 102 (102a and 102b), an
次に、上記ウレタン樹脂組成物を準備して、それを成型装置のポット内に充填し、プランジャーを起動させて、上記ウレタン樹脂組成物をポット内からランナ、ゲート等の流路を経由して、所定の温度に加熱した金型のキャビティ内に圧入する。金型は、通常、分離可能な上金型及び下金型から構成されており、それらを連結することによって、キャビティが形成される。その後、ウレタン樹脂組成物をキャビティ内に一定時間保持することによって、キャビティ内に充填したウレタン樹脂組成物を上記構造体上で硬化する。これによって、ウレタン樹脂組成物の硬化体が、目的とする形状に成型され、複数の組立部品を封止すると共に、上記構造体に密着する。 Next, the urethane resin composition is prepared, filled in a pot of a molding apparatus, a plunger is started, and the urethane resin composition is passed from the pot through a flow path such as a runner or a gate. And press-fitted into the cavity of the mold heated to a predetermined temperature. The mold is usually composed of a separable upper mold and a lower mold, and a cavity is formed by connecting them. Then, the urethane resin composition filled in the cavity is cured on the structure by holding the urethane resin composition in the cavity for a certain period of time. As a result, the cured body of the urethane resin composition is molded into a target shape, and seals a plurality of assembly parts and adheres closely to the structure.
金型温度は、上記流路においては、上記ウレタン樹脂組成物の流動性が高く、キャビティ内では、上記ウレタン樹脂組成物が短時間で硬化できるような温度に設定することが好ましい。この温度は、上記ウレタン樹脂組成物の組成にも依存するが、例えば120〜200℃であることが好適である。また、キャビティ内にウレタン樹脂組成物を圧入する際の射圧は、キャビティ内全体に上記ウレタン樹脂組成物を隙間なく充填できるような圧力を設定することが好ましく、具体的には2MPa以上であることが好ましい。射圧が2MPa以上であるとき、キャビティ内の未充填部位や、封止部材106内のボイドが発生しにくくなる傾向にある。
The mold temperature is preferably set to such a temperature that the fluidity of the urethane resin composition is high in the flow path, and the urethane resin composition can be cured in a short time in the cavity. Although this temperature is dependent also on the composition of the said urethane resin composition, it is suitable that it is 120-200 degreeC, for example. Moreover, it is preferable to set the pressure at which the urethane resin composition is press-fitted into the cavity so that the urethane resin composition can be filled in the entire cavity without any gap, specifically, 2 MPa or more. It is preferable. When the spray pressure is 2 MPa or more, unfilled portions in the cavity and voids in the sealing
上記ウレタン樹脂組成物の硬化体(封止部材106)を金型から取り出しやすくするために、キャビティを形成する金型内壁面に離型剤を塗布又は噴射することもできる。さらに、硬化体におけるボイドの発生を抑制するために、キャビティ内を減圧できる公知の減圧成型装置を用いてもよい。 In order to make it easy to take out the cured body of the urethane resin composition (sealing member 106) from the mold, a release agent may be applied or sprayed onto the inner wall surface of the mold forming the cavity. Furthermore, in order to suppress generation | occurrence | production of the void in a hardening body, you may use the well-known reduced pressure molding apparatus which can pressure-reduce the inside of a cavity.
続いて、上記構造体及びそれに密着した上記ウレタン樹脂組成物の硬化体をキャビティから取り出した後、複数の組立部品を個々に分離するようにリードフレームを切断する。こうして、上記ウレタン樹脂組成物の硬化体を、組立部品を封止する封止部材として備える光半導体装置が得られる。 Subsequently, after the structure and the cured body of the urethane resin composition adhered thereto are taken out of the cavity, the lead frame is cut so as to separate the plurality of assembly parts individually. Thus, an optical semiconductor device provided with the cured body of the urethane resin composition as a sealing member for sealing the assembly component is obtained.
以上説明した本実施形態の光半導体装置の製造方法によると、液状トランスファー成型法又はコンプレッション成型法を採用しているため、硬化時間を短く設定でき、光半導体装置の生産性が向上する。また、上記成型法を用いることで、硬化体に任意の形状を付与することが可能となる。 According to the manufacturing method of the optical semiconductor device of this embodiment described above, since the liquid transfer molding method or the compression molding method is adopted, the curing time can be set short, and the productivity of the optical semiconductor device is improved. Moreover, it becomes possible to give arbitrary shapes to a hardening body by using the said shaping | molding method.
本実施形態のウレタン樹脂組成物を用いて、注型法、ポッティング法によって光半導体装置を製造する場合は、各成分の種類、組み合わせ、添加量にもよるが、60〜150℃で1〜10時間程度加熱硬化することが好ましく、特に80〜150℃で1〜10時間程度であることが好ましい。また、急激な硬化反応によって発生する内部応力を低減するために、硬化温度を段階的に昇温することが好ましい。 When an optical semiconductor device is produced by a casting method or a potting method using the urethane resin composition of the present embodiment, it varies depending on the type, combination, and amount of each component, but is 1 to 10 at 60 to 150 ° C. It is preferable to heat and cure for about an hour, and in particular, it is preferable to be about 1 to 10 hours at 80 to 150 ° C. Moreover, in order to reduce the internal stress generated by the rapid curing reaction, it is preferable to raise the curing temperature stepwise.
以上説明した本実施形態に係るウレタン樹脂組成物の硬化体は、光透過性が高く、耐熱、耐光着色等の光学特性、機械特性に優れる、発光ダイオード(LED)、フォトトランジスタ、フォトダイオード、固体撮像素子等の光半導体素子用途の封止部材として好適である。また、本実施形態のウレタン樹脂組成物を用いることで、均一で、気泡等の不具合が少ない光半導体素子の封止を液状トランスファー成型によって効率良く行うことができ、LEDパッケージ等の光半導体装置を生産性よく製造することが可能となる。 The cured product of the urethane resin composition according to the present embodiment described above has high light transmittance, excellent optical characteristics such as heat resistance and light-resistant coloring, and mechanical characteristics. Light emitting diode (LED), phototransistor, photodiode, solid It is suitable as a sealing member for use in an optical semiconductor element such as an imaging element. In addition, by using the urethane resin composition of the present embodiment, it is possible to efficiently perform sealing of an optical semiconductor element that is uniform and has few defects such as bubbles by liquid transfer molding, and an optical semiconductor device such as an LED package can be obtained. It becomes possible to manufacture with high productivity.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。配合割合は、特にことわりのない限り質量部とする。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these at all. The blending ratio is part by mass unless otherwise specified.
(実施例1)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを2モル付加し、水酸基価が670mg/gKOHのポリオール(A1)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、イソホロンジイソシアネート(Degussa社製、商品名:VESTANAT IPDI、B1)88.80質量部及びトリメチロールプロパン(三菱ガス化学株式会社製)8.93質量部を窒素雰囲気下、攪拌しながら80℃で8時間反応させて、イソシアネート基残存プレポリマー(P1)を作製した。このイソシアネート基残存プレポリマー52.3質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)11.9質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤として、[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニル}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン(住友化学株式会社製、商品名:スミライザーGA−80、F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率28.02%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液35.7質量部とB液64.3質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
Example 1
As a polyol component, 2 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A1) having a hydroxyl value of 670 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 88.80 parts by mass of isophorone diisocyanate (manufactured by Degussa, trade name: VESTANAT IPDI, B1) and 8.93 parts by mass of trimethylolpropane (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) are stirred at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. It was made to react for 8 hours, and the isocyanate group residual prepolymer (P1) was produced. 12.5 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 52.3 parts by mass of this isocyanate group-remaining prepolymer, and [2- {3- (3-tert-butyl-4-] is used as a hindered phenolic antioxidant. Hydroxy-5-methylphenyl) propionyl} -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: Sumilizer GA-80, F) 0.1 part by mass was mixed to obtain a liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 28.02%. 35.7 parts by mass of the A liquid and 64.3 parts by mass of the B liquid were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.
(実施例2)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを3モル付加し水酸基価が550mg/gKOHのポリオール(A2)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)48.3質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)11.0質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率28.02%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液40.6質量部とB液59.4質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
(Example 2)
As a polyol component, 3 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A2) having a hydroxyl value of 550 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 11.0 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 48.3 parts by mass of the isocyanate group residual prepolymer (P1) of Example 1, and 0.1 parts by mass of a hindered phenolic antioxidant (F) is further mixed. A liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 28.02% was obtained. 40.6 mass parts of said A liquid and 59.4 mass parts of B liquid were mixed and stirred at room temperature, and the urethane resin composition was obtained.
(実施例3)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを2モル付加し水酸基価が670mg/gKOHのポリオール(A1)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)43.3質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)19.6質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率29.55%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液36.9質量部とB液63.0質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
Example 3
As a polyol component, 2 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A1) having a hydroxyl value of 670 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 19.6 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) was added to 43.3 parts by mass of the isocyanate group residual prepolymer (P1) of Example 1, and 0.1 parts by mass of a hindered phenolic antioxidant (F) was further mixed. A liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 29.55% was obtained. 36.9 mass parts of said A liquid and 63.0 mass parts of B liquid were mixed and stirred at room temperature, and the urethane resin composition was obtained.
(実施例4)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを3モル付加し水酸基価が550mg/gKOHのポリオール(A2)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)39.9質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)18.1質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率29.55%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液41.9質量部とB液58.1質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
Example 4
As a polyol component, 3 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A2) having a hydroxyl value of 550 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 18.1 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 39.9 parts by mass of the residual isocyanate group prepolymer (P1) of Example 1, and 0.1 parts by mass of a hindered phenolic antioxidant (F) is further mixed. A liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 29.55% was obtained. 41.9 mass parts of said A liquid and 58.1 mass parts of B liquid were mixed and stirred at room temperature, and the urethane resin composition was obtained.
(実施例5)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを2モル付加し水酸基価が670mg/gKOHのポリオール(A1)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)43.3質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)19.6質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部及びステアリン酸亜鉛(日本油脂株式会社、商品名:MZ−2、D)0.05質量部を混合し、イソシアネート基含有率28.02%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液36.9質量部とB液63.05質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
(Example 5)
As a polyol component, 2 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A1) having a hydroxyl value of 670 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 19.6 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) was added to 43.3 parts by mass of the residual isocyanate group prepolymer (P1) of Example 1, and further 0.1 part by mass of a hindered phenolic antioxidant (F) and stearin. 0.05 parts by mass of zinc oxide (Nippon Yushi Co., Ltd., trade name: MZ-2, D) was mixed to obtain a liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 28.02%. 36.9 mass parts of said A liquid and 63.05 mass parts of B liquid were mixed and stirred at room temperature, and the urethane resin composition was obtained.
(比較例1)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを1モル付加し水酸基価が880mg/gKOHのポリオール(A3)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、イソシアネート成分として、ノルボルネンジイソシアネート(三井武田ケミカル株式会社製、)商品名:コスモネートNBDI、B2)61.7質量部を選んび、イソシアネート含有率40.2%のイソシアネート成分B液を得た。上記A液38.3質量部とB液61.8質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 1)
As a polyol component, 1 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A3) having a hydroxyl value of 880 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. Meanwhile, 61.7 parts by mass of norbornene diisocyanate (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) trade name: Cosmonate NBDI, B2) was selected as the isocyanate component, and an isocyanate component B liquid having an isocyanate content of 40.2% was obtained. . 38.3 parts by mass of the above A liquid and 61.8 parts by mass of B liquid were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.
(比較例2)
ポリオール成分として、グリセリン1モルにプロピレンオキサイドを3モル付加し水酸基価が680mg/gKOHのポリオール(A4)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)51.2質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)11.6質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率28.02%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液37.1質量部とB液62.9質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 2)
As a polyol component, 3 mol of propylene oxide was added to 1 mol of glycerin to prepare a polyol (A4) having a hydroxyl value of 680 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 11.6 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 51.2 parts by mass of the isocyanate group residual prepolymer (P1) of Example 1, and 0.1 parts by mass of a hindered phenol antioxidant (F) is further mixed. A liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 28.02% was obtained. 37.1 parts by mass of the above A liquid and 62.9 parts by mass of B liquid were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.
(比較例3)
ポリオール成分として、トリメチロールプロパン1モルにプロピレンオキサイドを2モル付加し水酸基価が670mg/gKOHのポリオール(A1)を作製し、ポリオール成分A液を得た。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)39.8質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)22.7質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率30.15%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液37.4質量部とB液62.6質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 3)
As a polyol component, 2 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A1) having a hydroxyl value of 670 mg / g KOH, and a polyol component A liquid was obtained. On the other hand, 22.7 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 39.8 parts by mass of the residual isocyanate group prepolymer (P1) of Example 1, and further 0.1 part by mass of a hindered phenolic antioxidant (F) is mixed. A liquid B containing an isocyanate component having an isocyanate group content of 30.15% was obtained. 37.4 parts by mass of the above A liquid and 62.6 parts by mass of B liquid were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.
(比較例4)
水酸基価が540mg/gKOHのカプロラクトンポリオール(ダイセル化学工業製、商品名:プラクセル303)をポリオール成分として用いた。一方、実施例1のイソシアネート基残存プレポリマ(P1)36.4質量部にイソホロンジイソシアネート(B1)20.7質量部を加え、更にヒンダード型フェノール系酸化防止剤(F)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率30.15.%のイソシアネート成分を含むB液を得た。上記A液42.8質量部とB液57.2質量部を、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を得た。
(Comparative Example 4)
A caprolactone polyol having a hydroxyl value of 540 mg / g KOH (manufactured by Daicel Chemical Industries, trade name: Plaxel 303) was used as the polyol component. On the other hand, 20.7 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 36.4 parts by mass of the isocyanate group residual prepolymer (P1) of Example 1, and 0.1 parts by mass of a hindered phenolic antioxidant (F) is further mixed. And isocyanate group content 30.15. B liquid containing% isocyanate component was obtained. 42.8 mass parts of said A liquid and 57.2 mass parts of B liquid were mixed and stirred at room temperature, and the urethane resin composition was obtained.
実施例1〜5で用いられる各材料の添加量を表1に、比較例1〜4で用いられる各材料の添加量を表2に示す。また、以上のようにして得られたウレタン樹脂組成物を下記方法に従って評価した。 Table 1 shows the amount of each material used in Examples 1 to 5, and Table 2 shows the amount of each material used in Comparative Examples 1 to 4. Moreover, the urethane resin composition obtained as mentioned above was evaluated according to the following method.
<相溶性>
実施例及び比較例で調製したポリオール成分A液及びイソシアネート成分B液を室温にて混合攪拌した際の、A液とB液の相溶性は以下の条件で評価した。相溶性は、自公転方式の攪拌混合装置を用いて2000rpmで3分間攪拌混合した後に、混合溶液が透明である場合を相溶性:A、白色にけん濁している場合を相溶性:Bとし、結果を表1及び2に示す。
<Compatibility>
The compatibility of liquid A and liquid B when the polyol component A liquid and the isocyanate component B liquid prepared in Examples and Comparative Examples were mixed and stirred at room temperature was evaluated under the following conditions. The compatibility is defined as compatibility: A when the mixed solution is transparent after being stirred and mixed at 2000 rpm for 3 minutes using a self-revolution type stirring and mixing apparatus, and compatibility: B when the mixture is suspended in white. The results are shown in Tables 1 and 2.
<ガラス転移温度>
ウレタン樹脂組成物の硬化体のTgは熱機械分析装置で測定した。硬化体はウレタン樹脂組成物をアルミカップに注型し、80℃/30分間、100℃/30分間、125℃/1時間、150℃/3時間の条件で硬化して作製した。得られた硬化体のTgを表1に示す。ただし、比較例1〜4では樹脂組成物の相溶性が不足し、均一な硬化体が得られなかったためTgを測定できず、「*」と記した。
<Glass transition temperature>
The Tg of the cured product of the urethane resin composition was measured with a thermomechanical analyzer. The cured product was prepared by casting a urethane resin composition into an aluminum cup and curing it at 80 ° C./30 minutes, 100 ° C./30 minutes, 125 ° C./1 hour, 150 ° C./3 hours. Table 1 shows Tg of the obtained cured product. However, in Comparative Examples 1 to 4, since the compatibility of the resin composition was insufficient and a uniform cured body could not be obtained, Tg could not be measured, and “*” was written.
実施例1〜5では、透明な樹脂組成物が得られ、いずれの硬化体のガラス転移温度も100℃以上であった。一方、比較例1〜3では、攪拌混合後の樹脂組成物はけん濁した状態であり相溶性に劣っていた。また、比較例4では、相溶性は得られたものの硬化体のガラス転移温度は75℃と100℃未満であった。 In Examples 1-5, the transparent resin composition was obtained and the glass transition temperature of any hardening body was 100 degreeC or more. On the other hand, in Comparative Examples 1-3, the resin composition after stirring and mixing was suspended and inferior in compatibility. In Comparative Example 4, although compatibility was obtained, the glass transition temperature of the cured body was 75 ° C. and less than 100 ° C.
102,102a,102b…リードフレーム、103…接着部材、104…光半導体素子、105…ワイヤ、106…封止部材、106a…平板状部、106b…レンズ部、200…光半導体装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 102,102a, 102b ... Lead frame, 103 ... Adhesive member, 104 ... Optical semiconductor element, 105 ... Wire, 106 ... Sealing member, 106a ... Flat plate part, 106b ... Lens part, 200 ... Optical semiconductor device.
Claims (7)
前記ポリオール成分は、水酸基価が550〜675mgKOH/gである3官能以上のポリオール化合物を含有し、
前記ポリイソシアネート成分は、脂環式ポリイソシアネートと、前記脂環式ポリイソシアネートのイソシアネート基残存プレポリマーを含有し、イソシアネート基含有率が26.0〜30.0質量%である、2液型ウレタン樹脂組成物。 A two-component urethane resin composition comprising a liquid A containing a polyol component and a liquid B containing a polyisocyanate component,
The polyol component contains a trifunctional or higher functional polyol compound having a hydroxyl value of 550 to 675 mgKOH / g,
The polyisocyanate component contains an alicyclic polyisocyanate and an isocyanate group residual prepolymer of the alicyclic polyisocyanate, and has an isocyanate group content of 26.0 to 30.0% by mass. Resin composition.
脂環式ポリイソシアネートと、前記脂環式ポリイソシアネートのイソシアネート基残存プレポリマーを含有し、イソシアネート基含有率が26.0〜30.0質量%であるポリイソシアネート成分を含むB液と、
からなるウレタン樹脂組成物を、前記A液と前記B液とを混合することによって硬化して得られる硬化体。 A liquid containing a polyol component containing a trifunctional or higher functional polyol compound having a hydroxyl value of 550 to 675 mgKOH / g;
Liquid B containing an alicyclic polyisocyanate and an isocyanate group residual prepolymer of the alicyclic polyisocyanate, and containing a polyisocyanate component having an isocyanate group content of 26.0 to 30.0% by mass;
Hardened | cured material obtained by hardening | curing the urethane resin composition which consists of this by mixing the said A liquid and the said B liquid.
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JP2016008271A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | Dic株式会社 | Polyurethane composition for optical applications, thin film molded article, optical film and method for producing thin film molded article |
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JP2016008271A (en) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | Dic株式会社 | Polyurethane composition for optical applications, thin film molded article, optical film and method for producing thin film molded article |
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