JP2012193238A - Urethane resin composition, optical adhesive, optical molded article and optical semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a urethane resin composition which can form a cured product having both sufficiently high light transmissivity and low stress.SOLUTION: The two-part type urethane resin composition comprises a liquid A containing a polyol component and inorganic oxide particles, and a liquid B containing a polyisocyanate component. The polyol component contains a tri- or more-functional polyol having a hydroxyl group value of 550-900 mgKOH/g. The polyisocyanate component contains an alicyclic polyisocyanate compound having an alicyclic group and two or three isocyanate groups, wherein at least one isocyanate group is bound to the secondary carbon constituting the alicyclic group. The difference between the refractive index of a cured product obtained by mixing the inorganic oxide particle-free liquid of the liquid A with the liquid B and curing, and the refractive index of the inorganic oxide particles at a wavelength of 589.3 nm is ≤0.02.

Description

本発明は、ウレタン樹脂組成物、それを用いた光学用接着剤、光学成形体及び光半導体装置に関する。   The present invention relates to a urethane resin composition, an optical adhesive using the same, an optical molded body, and an optical semiconductor device.

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。   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.

光半導体装置の封止部材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が用いられる。例えば、特許文献1には、光電変換素子封止材用ウレタン系樹脂が開示されている。   As a sealing member of the optical semiconductor device, an epoxy resin, a silicone resin, a polyester resin, a urethane resin, or the like is used. For example, Patent Document 1 discloses a urethane resin for a photoelectric conversion element sealing material.

特開2001−278941号公報JP 2001-278951 A

一方、光半導体素子を封止する封止部材や光学素子を接着する光学用接着剤では、適用する構造に含まれる異種材料、例えば、光学素子やリードフレームとの熱膨張係数の差から応力が生じて剥離してしまい、光半導体装置の信頼性が低下することがある。そこで、無機充填材を樹脂組成物中に充填して熱膨張係数を下げ、低応力化を図る手法が提案されている。   On the other hand, in a sealing member for sealing an optical semiconductor element and an optical adhesive for bonding an optical element, stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient between different materials included in the applied structure, for example, an optical element and a lead frame. It may occur and peel off, reducing the reliability of the optical semiconductor device. Thus, a method has been proposed in which an inorganic filler is filled into a resin composition to lower the thermal expansion coefficient and reduce the stress.

しかし、無機充填材として一般に用いられているシリカは、樹脂より屈折率が低いため、充填量にしたがって光透過性が低下しやすい傾向にある。また、封止部材としてエポキシ樹脂を用い、無機充填剤として酸化ホウ素(B)を含有する酸化物充填剤を使用した場合、エポキシ樹脂組成物中にホウ素イオンが溶出し、光透過性や機械強度を低下させることがある。 However, silica generally used as an inorganic filler has a refractive index lower than that of a resin, and therefore, light transmittance tends to decrease according to the amount of filling. Further, when an epoxy resin is used as the sealing member and an oxide filler containing boron oxide (B 2 O 3 ) is used as the inorganic filler, boron ions are eluted in the epoxy resin composition, and light transmittance is achieved. And mechanical strength may be reduced.

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、十分に高い光透過性と、低応力性とを両立する硬化物を形成できるウレタン樹脂組成物、それを用いた光学用接着剤、光学成形体及び光半導体装置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 a urethane resin composition capable of forming a cured product having both sufficiently high light transmittance and low stress, an optical adhesive using the same, and optical molding It is an object to provide a body and an optical semiconductor device.

本発明は、ポリオール成分及び無機酸化物粒子を含む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550〜900mgKOH/gである3官能以上のポリオールを含有し、ポリイソシアネート成分は、脂環基及び2個又は3個のイソシアネート基を有し、少なくとも1個のイソシアネート基が、脂環基を構成する第二級炭素に結合している脂環式ポリイソシアネート化合物を含有し、波長589.3nmにおけるA液から無機酸化物粒子を除いた液及びB液を混合することによって硬化して得られる硬化物の屈折率と、無機酸化物粒子の屈折率との差が、0.02以下である、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 inorganic oxide particles and a liquid B containing a polyisocyanate component, and the polyol component has a hydroxyl value of 550 to 900 mgKOH / g. The polyisocyanate component has an alicyclic group and two or three isocyanate groups, and at least one isocyanate group is a secondary carbon constituting the alicyclic group. The refractive index of the cured product obtained by curing by mixing the liquid B and the liquid obtained by removing the inorganic oxide particles from the liquid A at a wavelength of 589.3 nm, which contains an alicyclic polyisocyanate compound bonded to A two-component urethane resin composition having a difference from the refractive index of inorganic oxide particles of 0.02 or less is provided.

上記本発明の2液型ウレタン樹脂組成物は、十分に高い光透過性と、低応力性とを両立する硬化物を形成でき、光半導体素子を封止する封止部材や光学素子を接着する光学用接着剤として有用である。   The two-component urethane resin composition of the present invention can form a cured product having both sufficiently high light transmittance and low stress, and adheres a sealing member or an optical element for sealing an optical semiconductor element. Useful as an optical adhesive.

硬化物及び無機酸化物粒子の波長589.3nmにおける屈折率が、1.52以下であると、上記ウレタン樹脂組成物を硬化して得られる硬化物の光透過性をより一層向上させることができる。   When the refractive index at a wavelength of 589.3 nm of the cured product and the inorganic oxide particles is 1.52 or less, the light transmittance of the cured product obtained by curing the urethane resin composition can be further improved. .

また、上記無機酸化物粒子が、二酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)及び酸化カルシウム(CaO)を含有することにより、ウレタン樹脂組成物の硬化物の線膨張係数を低減し、応力をより一層低減することができる。 The inorganic oxide particles contain silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium oxide (CaO), thereby reducing the linear expansion coefficient of the cured product of the urethane resin composition. , The stress can be further reduced.

さらに、ウレタン樹脂組成物の硬化物の光透過性及び低応力性のバランスを良好に保つ観点から、無機酸化物粒子の含有量は、A液及びB液の合計量を基準として、30質量%以下であることが好ましい。   Furthermore, from the viewpoint of maintaining a good balance between light transmittance and low stress property of the cured product of the urethane resin composition, the content of the inorganic oxide particles is 30% by mass based on the total amount of the liquid A and the liquid B. The following is preferable.

本発明はまた、上記本発明の2液型ウレタン樹脂組成物を含有する光学用接着剤、2液型ウレタン樹脂組成物を硬化して得られる光学成形体を提供する。本発明はさらに、上記2液型ウレタン樹脂組成物を硬化して得られる硬化物からなる封止部材を備える、光半導体装置を提供する。   The present invention also provides an optical adhesive containing the two-component urethane resin composition of the present invention, and an optical molded body obtained by curing the two-component urethane resin composition. The present invention further provides an optical semiconductor device comprising a sealing member made of a cured product obtained by curing the two-component urethane resin composition.

本発明によれば、十分に高い光透過性と、低応力性とを両立する硬化物を形成できるウレタン樹脂組成物、それを用いた光学用接着剤、光学成形体及び光半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, there are provided a urethane resin composition capable of forming a cured product having both sufficiently high light transmittance and low stress, an optical adhesive, an optical molded body, and an optical semiconductor device using the same. be able to.

光半導体装置の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of an optical semiconductor device. 光半導体装置の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of an optical semiconductor device.

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、ポリオール成分及び無機酸化物粒子を含む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550〜900mgKOH/gである3官能以上のポリオールを含有し、ポリイソシアネート成分は、脂環基及び2個又は3個のイソシアネート基を有し、少なくとも1個のイソシアネート基が、脂環基を構成する第二級炭素に結合している脂環式ポリイソシアネート化合物を含有し、波長589.3nmにおけるA液から無機酸化物粒子を除いた液及びB液を混合することによって硬化して得られる硬化物の屈折率と、無機酸化物粒子の屈折率との差が、0.02以下である。なお、589.3nmは、ナトリウムランプの波長であり、一般に、光学材料の屈折率の測定に用いられる波長である。また、本樹脂組成物を適用した光半導体装置の光源と近い波長である。   The urethane resin composition of this embodiment is a two-component urethane resin composition comprising a liquid A containing a polyol component and inorganic oxide particles and a liquid B containing a polyisocyanate component, and the polyol component has a hydroxyl value. The polyisocyanate component has an alicyclic group and two or three isocyanate groups, and at least one isocyanate group has an alicyclic group. It contains an alicyclic polyisocyanate compound bonded to the secondary carbon, and is obtained by curing by mixing a liquid obtained by removing inorganic oxide particles from liquid A at a wavelength of 589.3 nm and liquid B. The difference between the refractive index of the cured product and the refractive index of the inorganic oxide particles is 0.02 or less. Note that 589.3 nm is a wavelength of a sodium lamp, and is generally a wavelength used for measuring the refractive index of an optical material. Moreover, it is a wavelength close | similar to the light source of the optical semiconductor device to which this resin composition is applied.

(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を含有し、その水酸基価が550〜900mgKOH/gである。
(Polyol component)
The polyol component which concerns on this invention contains the compound which has 3 or more alcoholic hydroxyl groups, and the hydroxyl value is 550-900 mgKOH / g.

このような水酸基価を有するポリオール成分は、ポリ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物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900mgKOH/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、硬化物のガラス転移温度(以下、場合により「Tg」と表記する)が低下する傾向にある。   The polyol component having such a hydroxyl value is excellent in compatibility with the polyisocyanate component, and a cured product having a uniform glass transition temperature can be obtained. If the hydroxyl value of the polyol compound is greater than 900 mg KOH / g, the compatibility with the polyisocyanate component tends to decrease, and if it is less than 550 mg KOH / 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” in some cases) 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.

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物」とは、Tgが100℃以上の硬化物を意味する。   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 product having a high glass transition temperature” means a cured product 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物の屈折率を1.52以下に調節することが容易になることから、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モルに対しプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを1〜3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. Since the refractive index of the cured product of the urethane resin composition can be easily adjusted to 1.52 or less, the polyol compound is preferably an aliphatic polyol having a short chain length, specifically, trimethylol. A compound obtained by adding 1 to 3 moles of propylene oxide or ethylene oxide to 1 mole of propane is preferable.

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、取り扱いが容易である。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。   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、プロピレンオキサイド又はエチレンオキサイドを1〜3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 1 to 3 moles of propylene oxide or ethylene oxide is performed with respect to 1 mole of trimethylolpropane, 1 mole addition product of raw material trimethylolpropane, propylene oxide or ethylene oxide is included in the reaction product. A mixture of a plurality of polyol compounds such as 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、1種を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、他のポリオール化合物の含有量は、ポリオール成分の全量に対して20質量%以下とすることが好ましい。このような範囲に設定することで、ポリオールを数種併用した場合でも、ポリオール化合物間の反応性差によって生ずる、ウレタン樹脂組成物の硬化物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 content of the other polyol compound is preferably 20% by mass or less based on the total amount of the polyol component. By setting it in such a range, even when several kinds of polyols are used in combination, it is possible to prevent non-uniformity of the cured product of the urethane resin composition caused by a difference in reactivity between the polyol compounds.

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させることができる。水酸基残存プレポリマーは、上記ポリオール成分と後述するポリイソシアネート成分とを、上記ポリオール成分中の水酸基が、上記ポリイソシアネート成分中の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り得られる。ポリオール成分中の水酸基当量をX、ポリイソシアネート成分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を超え20未満となるように、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合、反応させて得ることが好ましい。X/Yを3より大きい値とすることにより、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を20より小さい値とすることにより、プレポリマーの効果が有効に得られる傾向にある。また、水酸基残存プレポリマーの合成の反応時間は、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、室温で又は加熱しながら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 is obtained by reacting the polyol component with a polyisocyanate component described later so that the hydroxyl group in the polyol component is excessive with respect to the isocyanate group in the polyisocyanate component. When the hydroxyl group equivalent in the polyol component is X and the ratio when the isocyanate group equivalent in the polyisocyanate component is Y is X / Y, the hydroxyl group residual prepolymer is such that X / Y is greater than 3 and less than 20. The polyol component and the polyisocyanate component are preferably mixed and reacted. By setting X / Y to a value greater than 3, it is possible to suppress an increase in the molecular weight of the hydroxyl group-retaining prepolymer and maintain a viscosity that is easy to handle. By setting X / Y to a value smaller than 20, the effect of the prepolymer tends to be obtained effectively. The reaction time for synthesizing the hydroxyl group-remaining prepolymer can be shortened by adding a catalyst. However, in order to avoid coloring of the polymer, it is preferable to carry out the reaction at room temperature or with heating in the absence of a catalyst. .

(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つ以上のイソシアネート基を有する化合物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む。ポリイソシアネート成分のイソシアネート基含有率は30.0%以下であることが好ましい。
(Polyisocyanate component)
The polyisocyanate component according to the present invention is a component composed of a compound having two or more isocyanate groups, and includes an alicyclic polyisocyanate and a prepolymer in which the isocyanate group of the alicyclic polyisocyanate remains. The isocyanate group content of the polyisocyanate component is preferably 30.0% or less.

脂環式ポリイソシアネートは、イソシアネート基を2つ又は3つ有するものが好ましく、少なくとも1個のイソシアネート基が、脂環基を構成する第二級炭素に結合している。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)等が挙げられ、イソホロンジイソシアネートが好ましい。このような脂環式ポリイソシアネートを用いることによって、無機酸化物粒子を除いたウレタン樹脂組成物の硬化物の589.3nmにおける屈折率を、1.52以下に調整することが容易になる。   The alicyclic polyisocyanate preferably has two or three isocyanate groups, and at least one isocyanate group is bonded to the secondary carbon constituting the alicyclic group. Specific examples include isophorone diisocyanate, 4,4′-methylenebis- (cyclohexyl isocyanate), 1,3-bis- (isocyanatomethyl) cyclohexane, or norbornene diisocyanate (2,5- (2,6) -bis-isocyanate. Netomethyl [2,2,1] heptane) and the like, and isophorone diisocyanate is preferred. By using such an alicyclic polyisocyanate, it becomes easy to adjust the refractive index at 589.3 nm of the cured product of the urethane resin composition excluding the inorganic oxide particles to 1.52 or less.

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って、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物を得ることが可能になる。特に、脂環式ポリイソシアネートとして、第一級炭素に結合したイソシアネート基と第二級炭素に結合したイソシアネート基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、ガラス転移温度の高い硬化物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 the compatibility with the polyol component is excellent, and the curing is uniform and has a high glass transition temperature. You can get things. 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 A cured product having a high temperature can be obtained.

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の単量体とポリオールの単量体とを、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、ポリオールの水酸基当量をX、ポリイソシアネートのイソシアネート基当量をYとしたとき、X/Yを0.05を超え0.3未満となる比で反応させて得ることが好ましい。X/Yを0.3より小さい値とすることにより、該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、X/Yを0.05より大きい値をとすることにより、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、イソシアネート基残存プレポリマーの合成の反応時間は、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、室温で又は加熱しながら反応させることが好ましい。   The isocyanate group-remaining prepolymer is obtained by reacting the alicyclic polyisocyanate monomer and the polyol monomer so that the isocyanate group in the polyisocyanate is excessive with respect to the hydroxyl group in the polyol. can get. The isocyanate group-remaining prepolymer is preferably obtained by reacting X / Y in a ratio exceeding 0.05 and less than 0.3, where X is the hydroxyl group equivalent of the polyol and Y is the isocyanate group equivalent of the polyisocyanate. . By setting X / Y to a value smaller than 0.3, an increase in the molecular weight of the isocyanate group-remaining prepolymer can be suppressed and the viscosity can be kept easy to handle. Moreover, it exists in the tendency which can obtain the effect of a prepolymer effectively by making X / Y into a value larger than 0.05. The reaction time for the synthesis of the isocyanate group-remaining prepolymer can be shortened by adding a catalyst. However, in order to avoid coloration of the polymer, the reaction can be performed at room temperature or with heating to avoid polymer coloring. preferable.

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、上述の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-remaining prepolymer is not particularly limited, but it is preferable to use the same polyol compound as the above polyol component from the viewpoint of improving the compatibility with the above polyol component.

ポリイソシアネートの単量体とポリオールの単量体を反応させた場合、反応生成物中には原料のポリイソシアネート単量体及び複数の反応生成物の混合物が得られる。例えば、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が得られる。イソシアネート基残存プレポリマーはこれらの混合物であってもよい。   When the polyisocyanate monomer and the polyol monomer are reacted, a raw material polyisocyanate monomer and a mixture of a plurality of reaction products are obtained in the reaction product. For example, when a diisocyanate compound and a trifunctional polyol compound such as trimethylolpropane are reacted at a molar ratio that the diisocyanate compound is excessive, the diisocyanate compound is 1 mol, 2 mol, 3 mol, and 1 mol of the polyol compound. A mixture of the reacted compound and the starting diisocyanate compound is obtained. The isocyanate group residual prepolymer may be a mixture thereof.

ポリ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基含有率を意味する。ポリイソシアネート成分のイソシアネート基含有率は、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 polyisocyanate component is a mixture of an alicyclic polyisocyanate and an isocyanate group remaining prepolymer, and the isocyanate group content means the isocyanate group content of the mixture. The isocyanate group 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を併用させてもよい。その場合、他のポリイソシアネート化合物の含有量は、ポリイソシアネート成分の全量に対して20質量%以下とすることが好ましい。このような範囲に設定することで、ポリイソシアネート化合物を数種併用した場合でも、ポリイソシアネート化合物間の反応性差によって生ずる、ウレタン樹脂組成物の硬化物の不均一性を防ぐことができる。   The polyisocyanate component may be used in combination with another polyisocyanate compound in order to adjust the crosslinking density and viscosity. In that case, it is preferable that content of another polyisocyanate compound shall be 20 mass% or less with respect to the whole quantity of a polyisocyanate component. By setting to such a range, even when several kinds of polyisocyanate compounds are used in combination, it is possible to prevent non-uniformity of the cured product of the urethane resin composition caused by a difference in reactivity between the polyisocyanate compounds.

併用可能な他のポリイソシアネート化合物としては、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が挙げられる。これらのようなポリイソシアネートを用いることで、得られるウレタン樹脂組成物の硬化物のTgを向上させることができる。   Examples of other polyisocyanate compounds that can be used in combination include isocyanurate type, biuret type, or adduct type polyisocyanates using polyisocyanate as a raw material. By using such polyisocyanates, the Tg of the cured product of the urethane resin composition obtained can be improved.

(無機酸化物粒子)
無機酸化物粒子は、SiO、Al及びCaOを含有し、更に酸化ホウ素(B)、フッ素(F)、酸化亜鉛(ZnO)等を含有した組成が好ましく、その屈折率を1.50〜1.52に調整したものであることが好ましい。これにより、無機酸化物粒子と、無機酸化物粒子を除いたウレタン樹脂組成物を硬化して得られる硬化物との、屈折率の差を0.02以下に設定することが可能になる。
(Inorganic oxide particles)
The inorganic oxide particles preferably contain a composition containing SiO 2 , Al 2 O 3 and CaO, and further containing boron oxide (B 2 O 3 ), fluorine (F 2 ), zinc oxide (ZnO 2 ), etc. It is preferable that the refractive index is adjusted to 1.50 to 1.52. Thereby, the difference in refractive index between the inorganic oxide particles and the cured product obtained by curing the urethane resin composition excluding the inorganic oxide particles can be set to 0.02 or less.

無機酸化物粒子は、ポリオール成分を含むA液に分散する。ポリイソシアネート成分を含むB液に分散した場合、無機酸化物粒子表面の水酸基がイソシアネート基と反応することを防ぐためである。   The inorganic oxide particles are dispersed in the liquid A containing a polyol component. This is to prevent the hydroxyl group on the surface of the inorganic oxide particles from reacting with the isocyanate group when dispersed in the B liquid containing the polyisocyanate component.

A液に分散する無機酸化物粒子の量は、A液及びB液の合計量を基準として、30質量%以下であることが望ましい。これによりウレタン樹脂組成物の光透過性の低下を抑制することができる。無機酸化物粒子の量が30質量%を超えると、光透過性が著しく小さくなる場合がある。   The amount of inorganic oxide particles dispersed in the liquid A is desirably 30% by mass or less based on the total amount of the liquid A and the liquid B. Thereby, the fall of the light transmittance of a urethane resin composition can be suppressed. When the amount of the inorganic oxide particles exceeds 30% by mass, the light transmittance may be remarkably reduced.

無機酸化物粒子の粒子径は平均粒子径で0.1〜100μmの範囲に設定することが好ましい。最小粒子径が0.1μm以下であると表面積が大きいため、A液に充填した際にその粘度が著しく増大する場合がある。一方、最大粒子径が100μmを超えると、金型成型時の樹脂の金型流路や注型成型時のシリンジで粒子が詰まる場合がある。また、平均粒子径の異なる複数の無機酸化物粒子を合わせて用いることで粘度や光透過性を調整してもよい。   The particle diameter of the inorganic oxide particles is preferably set in the range of 0.1 to 100 μm in terms of average particle diameter. When the minimum particle size is 0.1 μm or less, the surface area is large, and thus the viscosity may be remarkably increased when the liquid A is filled. On the other hand, when the maximum particle diameter exceeds 100 μm, the particles may be clogged by a resin mold flow path during mold molding or a syringe during cast molding. Moreover, you may adjust a viscosity and light transmittance by using together the some inorganic oxide particle from which an average particle diameter differs.

無機酸化物粒子はウレタン樹脂組成物との濡れ性を向上するため、カップリング剤処理してもよい。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。   Inorganic oxide particles may be treated with a coupling agent in order to improve wettability with the urethane resin composition. Examples of the coupling agent include silane coupling agents having an epoxy group, a ureido group, and the like.

無機酸化物粒子をA液に分散させるには、無機酸化物粒子を上記のポリオール成分に所定量加え、回転攪拌法によって分散処理することができる。このとき、無機酸化物粒子の凝集体が無くなるよう十分に分散処理することが好ましく、ポリオール成分中やポリオール成分と無機酸化物粒子の隙間に存在する空気を脱泡するために、減圧で回転攪拌法によって分散処理することが望ましい。   In order to disperse the inorganic oxide particles in the liquid A, a predetermined amount of the inorganic oxide particles can be added to the polyol component, and the dispersion treatment can be performed by a rotary stirring method. At this time, it is preferable to sufficiently disperse the aggregates of the inorganic oxide particles so that the air present in the polyol component or in the gaps between the polyol component and the inorganic oxide particles is defoamed under reduced pressure. It is desirable to perform distributed processing by the law.

(その他材料)
本実施形態のA液又はB液は、上記以外に、酸化防止剤、硬化触媒、カップリング剤、接着性付与剤、離型剤、光安定剤、紫外線吸収剤、有機充填材、重合禁止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)
In addition to the above, liquid A or liquid B of this embodiment is an antioxidant, a curing catalyst, a coupling agent, an adhesion-imparting agent, a release agent, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, an organic filler, and a polymerization inhibitor. Etc. may be included. Further, from the viewpoint of moldability, a plasticizer, an antistatic agent, a flame retardant, and the like may be included.

(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。酸化防止剤として、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. Specific examples of the antioxidant include [2- {3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyl} -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10. -Tetraoxaspiro [5,5] undecane and the like.

酸化防止剤の含有量は、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の全量に対し、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物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、ウレタン樹脂組成物の硬化物の、熱や光による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 total amount 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 the antioxidant, deterioration of the cured product of the urethane resin composition due to heat or light can be suppressed.

(硬化触媒)
ウレタン樹脂組成物の硬化性を高めるために、硬化触媒を含有させても良い。硬化触媒は上記B液に含有させることが好ましい。硬化触媒としては、亜鉛、ジルコニウム、若しく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。硬化物の透明性の観点から、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)
In order to increase the curability of the urethane resin composition, a curing catalyst may be included. The curing catalyst is preferably contained in the liquid B. 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、硬化物の白濁を抑制できる傾向にある。   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, the effect of promoting curing tends to appear, and when it is 1% by mass or less, the cloudiness of the cured product tends to be suppressed.

(カップリング剤)
ウレタン樹脂組成物と被着体との接着性を高めるために、各種カップリング剤を含有させてもよい。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、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の全量に対して、0.1〜2質量%であることが好ましい。
(Coupling agent)
In order to improve the adhesiveness between the urethane resin composition and the adherend, various coupling agents may be contained. 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.

(接着性付与剤)
ウレタン樹脂組成物と銀メッキやパラジウムメッキ等との接着性を高めるため、前記ウレタン樹脂組成物にチオール基を有する化合物を接着性付与剤として含有させてもよい。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)
In order to improve the adhesiveness between the urethane resin composition and silver plating, palladium plating, or the like, the urethane resin composition may contain a compound having a thiol group as an adhesiveness imparting agent. As the compound having a thiol group, 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) is preferable. Compound bonded to primary carbon, compound bonded to secondary carbon with thiol group, one or more thiol groups bonded to primary carbon, and one or more thiol groups bonded to secondary carbon And the like.

(離型剤)
ウレタン樹脂組成物を成型して硬化物を得る際に、成型金型からの離型性を向上させる観点から、各種離型剤を含有させても良い。離型剤としては、脂肪酸系離型剤やシリコーン系離型剤を、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。脂肪酸系離型剤としては、下記一般式(1)で表される飽和脂肪酸が挙げられる。
−COOH (1)
(Release agent)
When a urethane resin composition is molded to obtain a cured product, various mold release agents may be contained from the viewpoint of improving the mold releasability from the mold. As the release agent, a fatty acid release agent or a silicone release agent can be used alone or in combination of two or more. Examples of the fatty acid release agent include saturated fatty acids represented by the following general formula (1).
R 1 —COOH (1)

式中、R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、モンタン酸が挙げられる。また、一般式(1)においてR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、液体であり、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, myristylic 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 in that it is a liquid and can adjust the viscosity of the urethane resin composition.

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。例えば、下記一般式(2)で表されるシリコーン−カプロラクトンブロック共重合体が挙げられる。   Various modified silicones can be used as the silicone release agent. Examples thereof include a silicone-caprolactone block copolymer represented by the following general formula (2).

Figure 2012193238
Figure 2012193238

式中、m及びnはm/nが0.5〜1.0を満たす正の整数を示す。R及びRは、それぞれ独立に、2価の炭化水素基又はポリエーテル鎖を示す。 In the formula, m and n are positive integers satisfying m / n of 0.5 to 1.0. R 2 and R 3 each independently represent a divalent hydrocarbon group or a polyether chain.

式(2)において、m/nの比が0.5以上であれば、他の材料との相溶性が高く、硬化体に白濁が生じる等の不具合を抑制できる。また、m/nの比が1.0以下であれば、成型金型との優れた離型性を得ることができる。上記シリコーン−カプロラクトンブロック共重合体は、溶解性に優れる観点から、重量平均分子量が16000以下であることが好ましい。   In the formula (2), when the ratio of m / n is 0.5 or more, compatibility with other materials is high, and problems such as white turbidity in the cured body can be suppressed. Moreover, if the ratio of m / n is 1.0 or less, it is possible to obtain excellent releasability from the molding die. The silicone-caprolactone block copolymer preferably has a weight average molecular weight of 16000 or less from the viewpoint of excellent solubility.

上記飽和脂肪酸及び上記シリコーン−カプロラクトンブロック共重合体は、溶解性の観点から、ポリイソシアネート成分を含むB液に添加することが好ましい。   The saturated fatty acid and the silicone-caprolactone block copolymer are preferably added to the B liquid containing a polyisocyanate component from the viewpoint of solubility.

上記離型剤の含有量は、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分の全量に対し、0.01質量%を超え、5.0質量%未満であることが好ましい。離型剤の含有量が0.01質量%より大きいとき、成型金型との離型性に優れる傾向があり、5.0質量%より小さいとき、硬化物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 more than 0.01% by mass and less than 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 larger than 0.01% by mass, the mold release property tends to be excellent, and when it is smaller than 5.0% by mass, the heat resistance such as glass transition temperature of the cured product is high. It tends to suppress the decrease.

(光学用接着剤)
本実施形態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。接着剤は、被着体と被着体との接着に用いるが、本樹脂の特徴である光透過性が高く、低応力であるという特徴から、光学用途の接着剤に適している。
(Optical adhesive)
In addition to being able to be used as a two-component adhesive, the urethane resin composition of the present embodiment can also be used as a one-component adhesive that is stored frozen after two-component mixing. The adhesive is used for adhesion between the adherend and the adherend, and is suitable for an adhesive for optical applications because of its high light transmittance and low stress, which are the characteristics of this resin.

(硬化物)
本実施形態のウレタン樹脂組成物の硬化物は、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液とを混合し、これを加熱して反応させることにより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の範囲にあることにより、硬化物の耐熱性、光学特性及び機械特性が向上する傾向にある。
(Cured product)
The hardened | cured material of the urethane resin composition of this embodiment can be manufactured by mixing A liquid containing a polyol component, and B liquid containing a polyisocyanate component, heating this and making it react. 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 heat resistance, optical properties, and mechanical properties of the cured product tend to be improved.

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硬化物を製造する場合は、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り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望ましい。   When a cured product is produced by a casting method or a potting method using the urethane resin composition of the present embodiment, it depends on the type, combination, and addition amount of each component, but at 60 to 150 ° C. for 1 to 10 hours. It is preferable to heat cure to a certain extent, and it is particularly preferable that the temperature is about 80 to 150 ° C. for about 1 to 10 hours. Moreover, in order to reduce the internal stress generated by the rapid curing reaction, it is desirable to raise the curing temperature stepwise.

本実施形態のウレタン樹脂組成物を用いて、金型成型法によって硬化物を製造する場合は、液状トランスファー成型又はコンプレッション成型を用いることが望ましい。この場合は、樹脂組成物のゲル化時間が成型温度にて25〜200秒であることが好ましい。ゲル化時間がこれより短いと、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、硬化物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。ゲル化時間の調整は硬化促進剤の処方量にて調整することができる。   When a cured product is produced by a mold molding method using the urethane resin composition of the present embodiment, it is desirable to use liquid transfer molding or compression molding. In this case, the gelation time of the resin composition is preferably 25 to 200 seconds at the molding temperature. When the gelation time is shorter than this, the urethane resin composition is cured before sufficiently filling the flow path in the molding die (hereinafter simply referred to as “mold”), and the molded product of the cured product is not filled. 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. The gelation time can be adjusted by adjusting the prescription amount of the curing accelerator.

実施形態の2液型ウレタン樹脂組成物を用いて液状トランスファー成型を行う場合、ウレタン樹脂組成物のA液及びB液を混合後、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。これによりウレタン樹脂組成物の硬化物が、目的とする形状に成型される。   When liquid transfer molding is performed using the two-component urethane resin composition of the embodiment, after mixing the A and B liquids of the urethane resin composition, the mixture is filled in the pot of the molding apparatus and the plunger is activated to start urethane. The resin composition is press-fitted from the pot into a mold cavity heated to a predetermined temperature via a flow path such as a runner and a gate. 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. Thereby, the hardened | cured material of a urethane resin composition is shape | molded by the target shape.

金型温度は、上記流路においてウレタン樹脂組成物の流動性が高く、キャビティ内では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、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、ボイドが発生しにくくなる傾向にある。   The mold temperature is preferably set to a temperature at which the urethane resin composition has high fluidity in the flow path and can be cured in a short time in the cavity. Although this temperature is dependent also on the composition of a 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, and specifically, 2 MPa or more. Is preferred. When the spray pressure is 2 MPa or more, unfilled portions in the cavity and voids tend not to be generated.

ウレタン樹脂組成物の硬化物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、硬化物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 product of the urethane resin composition from the mold, it is possible to apply or spray a release agent on the inner wall surface of the mold that forms the cavity. Furthermore, in order to suppress generation | occurrence | production of the void in hardened | cured material, you may use the well-known decompression molding apparatus which can pressure-reduce the inside of a cavity.

以上説明した液状トランスファー成型やコンプレッション成型法では、硬化時間を短く設定でき、硬化物作製の生産性が向上する。   In the liquid transfer molding and compression molding methods described above, the curing time can be set short, and the productivity of cured product production is improved.

(光学成形体)
本実施形態のウレタン樹脂組成物は注型成型やポッティング成型、金型成型等の方法で任意の形状に成形できるため、レンズやシート等の光学成形体として使用できる。
(Optical molded product)
Since the urethane resin composition of the present embodiment can be molded into an arbitrary shape by a method such as casting, potting, or mold molding, it can be used as an optical molded body such as a lens or a sheet.

(半導体装置)
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100は、発光ダイオード素子2と、発光ダイオード素子2が封止されるように設けられた透明な封止部材1とを備える表面実装型の発光ダイオードである。発光ダイオード素子2は、ケース部材5に形成されたキャビティ10の底部に配置されている。発光ダイオード素子2は、接着部材20を介してケース部材5に接着されており、ワイヤ8を介してリードフレーム7と接続されている。
(Semiconductor device)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of an optical semiconductor device. An optical semiconductor device 100 shown in FIG. 1 is a surface-mounted light-emitting diode including a light-emitting diode element 2 and a transparent sealing member 1 provided so that the light-emitting diode element 2 is sealed. The light emitting diode element 2 is arranged at the bottom of the cavity 10 formed in the case member 5. The light emitting diode element 2 is bonded to the case member 5 via an adhesive member 20 and connected to the lead frame 7 via a wire 8.

封止部材1は、発光ダイオード素子2を覆うとともにキャビティ10を充填している。封止部材1は、例えば、上記実施形態のウレタン樹脂組成物をキャビティ10内に流し込み、キャビティ10内のウレタン樹脂組成物を加熱によって硬化する方法により形成される。   The sealing member 1 covers the light emitting diode element 2 and fills the cavity 10. The sealing member 1 is formed by, for example, a method in which the urethane resin composition of the above embodiment is poured into the cavity 10 and the urethane resin composition in the cavity 10 is cured by heating.

図2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2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. 2 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of an optical semiconductor device. An optical semiconductor device 200 shown in FIG. 2 includes a pair of lead frames 102 (102a and 102b), an adhesive member 103 provided on one lead frame 102a, and an optical semiconductor element 104 provided on the adhesive member 103. A wire 105 that electrically connects the optical semiconductor element 104 and the other lead frame 102b, and a part of the pair of lead frames 102, an adhesive member 103, an optical semiconductor element 104, and a sealing member 106 that seals the wire 105 And have. The optical semiconductor device 200 is called a surface mount type.

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 lead frame 102 includes one lead frame 102a and the other lead frame 102b. The lead frame 102 is a member made of a conductive material such as metal, and the surface thereof is usually covered with silver plating. Also, one lead frame 102a and the other lead frame 102b are separated from each other. The adhesive member 103 is a member for bonding and fixing one lead frame 102a and the optical semiconductor element 104 to each other and electrically connecting them. The adhesive member 103 is formed from, for example, a silver paste.

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 optical semiconductor element 104 include a light emitting diode element that emits light when a voltage is applied in the forward direction. The wire 105 is a conductive wire such as a thin metal wire that can electrically connect the optical semiconductor element 104 and the other lead frame 102b.

封止部材106は、上記実施形態のウレタン樹脂組成物の硬化物で形成される。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 member 106 is formed of a cured product of the urethane resin composition of the above embodiment. Since the sealing member 106 protects the optical semiconductor element 104 from the outside air and plays a role of taking out light emitted from the optical semiconductor element 104 to the outside, it has high light transmittance. In the present embodiment, the sealing member 106 collects light emitted from the optical semiconductor element 104 by the lens portion 106b having a convex lens shape.

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2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 optical semiconductor device 200 of the present embodiment described above can employ liquid transfer molding or compression molding as part of its manufacturing process, thereby shortening the molding time and improving productivity. . Further, by adopting liquid transfer molding or compression molding, an effect of providing a lens shape that improves the light extraction efficiency as shown in FIG. 2 can be obtained.

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 optical semiconductor device 200 only needs to include an optical semiconductor element and a sealing member that seals the optical semiconductor element, and may be a shell type instead of the surface mount type as described above.

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物は、光透過性が高く、応力が低減されているため、被着体から剥離し難く、接続信頼性に優れる光半導体装置を作製することができる。   Since the cured product of the urethane resin composition according to the present embodiment described above has high light transmittance and low stress, it is difficult to peel off from the adherend, and an optical semiconductor device excellent in connection reliability is manufactured. be able to.

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で表す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these at all. The blending ratio is expressed in parts by mass unless otherwise specified.

(樹脂組成A)
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670(mg/gKOH)のポリオール(A2)を作製し、ポリオール成分A’液とした。
(Resin composition A)
As a polyol component, 2 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A2) having a hydroxyl value of 670 (mg / g KOH), and a polyol component A ′ solution was obtained.

一方、イソホロンジイソシアネート(Degussa社製 VESTANAT IPDI)(B1)88.80質量部、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のプレポリマ(P1)を作製した。このイソシアネート基残存プレポリマ(P1)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)(D)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率28.02%のポリイソシアネート成分を含むB液を得た。   Meanwhile, 88.80 parts by mass of isophorone diisocyanate (Degussa VESTANAT IPDI) (B1) and 8.93 parts by mass of trimethylolpropane (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) were reacted at 80 ° C. for 8 hours with stirring in a nitrogen atmosphere. Thus, a prepolymer (P1) having a remaining isocyanate group was produced. 12.9 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) is added to 52.3 parts by mass of this isocyanate group residual prepolymer (P1), and [2- {3- (3-tert-butyl-] is used as a hindered phenolic antioxidant. 4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyl} -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name Sumilyzer GA-80) ) (D) 0.1 parts by mass was mixed to obtain a liquid B containing a polyisocyanate component having an isocyanate group content of 28.02%.

上記ポリオール成分A’液37.1質量部とB液64.3質量部とを、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を作製し、その硬化物の589.3nmでの屈折率を測定したところ1.50であった。   37.1 parts by mass of the above polyol component A ′ liquid and 64.3 parts by mass of B liquid were mixed and stirred at room temperature to prepare a urethane resin composition, and the refractive index of the cured product at 589.3 nm was measured. As a result, it was 1.50.

(樹脂組成B)
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550(mg/gKOH)のポリオール(A3)を作製し、ポリオール成分A’液とした。
(Resin composition B)
As a polyol component, 3 mol of propylene oxide was added to 1 mol of trimethylolpropane to prepare a polyol (A3) having a hydroxyl value of 550 (mg / g KOH), and a polyol component A ′ solution was obtained.

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(住友化学株式会社製、商品名スミライザーGA−80)(D)0.1質量部を混合し、イソシアネート基含有率28.02%のポリイソシアネート成分を含むB液を得た。   On the other hand, 11.0 parts by mass of isophorone diisocyanate (B1) was added to 48.3 parts by mass of the residual isocyanate group prepolymer (P1) of Example 1, and a hindered phenolic antioxidant (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name Smizer). GA-80) (D) 0.1 mass part was mixed, and the B liquid containing the polyisocyanate component of isocyanate group content rate 28.02% was obtained.

上記ポリオール成分を含む液40.6質量部とB液59.4質量部とを、室温にて混合撹拌し、ウレタン樹脂組成物を作製し、その硬化物の589.3nmでの屈折率を測定したところ1.50であった。   40.6 parts by mass of the liquid containing the polyol component and 59.4 parts by mass of B liquid were mixed and stirred at room temperature to produce a urethane resin composition, and the refractive index of the cured product was measured at 589.3 nm. As a result, it was 1.50.

(樹脂組成C)
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、分子量が192、水酸価が880(mg/gKOH)のポリオール(A1)61.81質量部を作製し、さらに接着性付与剤としてγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名KBM−803)(F)1.06質量部を加え均一になるまで攪拌し、ポリオール成分A’液とした。
(Resin composition C)
As a polyol component, 1 mol of propylene oxide is added to 1 mol of trimethylolpropane, and 61.81 parts by mass of a polyol (A1) having a molecular weight of 192 and a hydroxyl value of 880 (mg / g KOH) is produced, and further adhesion is imparted. As the agent, 1.06 parts by mass of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name KBM-803) (F) was added and stirred until uniform to obtain a polyol component A ′ solution.

一方、トリメチロールプロパン1.56質量部、及び4,4’−メチレンビス−(シクロヘキシルイソシアネート)(Degussa社製、商品名H12MDI)22.93質量部を混合し、窒素雰囲気下80℃で10時間加熱撹拌し、イソシアネート基残存プレポリマー(P2)を得た。ポリイソシアネート成分として、上記イソシアネート基残存プレポリマー(P2)24.49質量部、4,4’−メチレンビス−(シクロヘキシルイソシアネート)(B2)22.93質量部、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)(B3)41.8質量部、イソホロンジイソシアネートの3量体であるイソシアヌレート型ポリイソシアネートの75質量%酢酸ブチル溶液(Degussa社製、商品名Vestanat T1890ME)(B4)82.00質量部、及びヒンダード型フェノール系酸化防止剤(住友化学株式会社製、商品名スミライザーGA−80)(D)0.1質量部を混合し、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶した。一方、離型剤としてイソステアリン酸(高級アルコール工業株式会社製、商品名イソステアリン酸EX)(E1)5.34質量部及びシリコーン−カプロラクトン共重合体(E2)1.07質量部をポリイソシアネート成分に加え、80℃で2時間加熱混合した。シリコーン−カプロラクトン共重合体(E2)は両末端ポリエーテル変性シリコーン(信越化学工業株式会社製、商品名X−22−4952)1モルにカプロラクトンを22モル付加して作製し、上記一般式(2)において、m/n=0.6、重量平均分子量Mw=4,000であった。その後、室温まで冷却後に硬化触媒として、ステアリン酸亜鉛(日油株式会社製、商品名MZ−2)(C)0.11質量部を加え、均一になるまで撹拌し、ポリイソシアネート成分を含むB液を調製した。 On the other hand, 1.56 parts by mass of trimethylolpropane and 22.93 parts by mass of 4,4′-methylenebis- (cyclohexyl isocyanate) (manufactured by Degussa, trade name H 12 MDI) were mixed and mixed at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere at 80 ° C. The mixture was heated and stirred for a time to obtain an isocyanate group residual prepolymer (P2). As the polyisocyanate component, 24.49 parts by mass of the above isocyanate group residual prepolymer (P2), 4,4′-methylenebis- (cyclohexyl isocyanate) (B2) 22.93 parts by mass, norbornene diisocyanate (Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd., Brand name Cosmonate NBDI) (B3) 41.8 parts by mass, 75 mass% butyl acetate solution of isocyanurate type polyisocyanate which is a trimer of isophorone diisocyanate (manufactured by Degussa, trade name Vestanat T1890ME) (B4) 82. 00 parts by mass and 0.1 part by mass of a hindered phenol-based antioxidant (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name Sumilizer GA-80) (D) were mixed, and butyl acetate was heated and dissolved under reduced pressure. On the other hand, isostearic acid (trade name isostearic acid EX manufactured by Higher Alcohol Industry Co., Ltd.) (E1) 5.34 parts by mass and silicone-caprolactone copolymer (E2) 1.07 parts by mass as a release agent as a polyisocyanate component. In addition, it was heated and mixed at 80 ° C. for 2 hours. The silicone-caprolactone copolymer (E2) was prepared by adding 22 mol of caprolactone to 1 mol of both-end polyether-modified silicone (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: X-22-4952). ) M / n = 0.6 and weight average molecular weight Mw = 4,000. Thereafter, after cooling to room temperature, 0.11 part by mass of zinc stearate (trade name MZ-2, manufactured by NOF Corporation) (C) is added as a curing catalyst, and the mixture is stirred until uniform, and contains a polyisocyanate component. A liquid was prepared.

上記ポリオール成分を含む液62.87質量部とB液157.44質量部とを室温にて均一となるまで撹拌して、ウレタン樹脂組成物を作製し、その硬化物の589.3nmでの屈折率を測定したところ1.51であった。   A urethane resin composition is prepared by stirring 62.87 parts by mass of the polyol component-containing liquid and 157.44 parts by mass of B liquid until uniform at room temperature, and the cured product is refracted at 589.3 nm. When the rate was measured, it was 1.51.

表1に、樹脂組成A、B、Cの組成を示す。   Table 1 shows the compositions of the resin compositions A, B, and C.

Figure 2012193238
Figure 2012193238

(実施例1)
樹脂組成AのA’液32.0質量部に、SiO、Al、B、CaO及びFを含み、589.3nmでの屈折率が1.50である、平均粒子径35μmの無機酸化物粒子α(日本フリット株式会社製、商品名CF0093)10.0質量部を、減圧回転攪拌処理で分散させ、A液を調製した。A液42.0質量部に、樹脂組成AのB液58.0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 1
Average particle having 32.0 parts by mass of A ′ liquid of resin composition A and containing SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , CaO and F 2 and having a refractive index at 589.3 nm of 1.50 10.0 parts by mass of inorganic oxide particles α having a diameter of 35 μm (manufactured by Nippon Frit Co., Ltd., trade name CF0093) were dispersed by a vacuum rotation stirring process to prepare a liquid A. 44.0 parts by mass of A liquid and 58.0 parts by mass of B liquid of resin composition A were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.

(実施例2)
樹脂組成AのA’液26.8質量部に、無機酸化物粒子α25.0質量部を、減圧回転攪拌処理で分散させ、A液を調製した。A液51.8質量部に、樹脂組成AのB液48.2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。
(Example 2)
A solution A was prepared by dispersing 25.0 parts by mass of the inorganic oxide particles α in 26.8 parts by mass of the A ′ solution of the resin composition A by a reduced-pressure rotation stirring process. 41.8 parts by mass of B liquid of resin composition A was mixed and stirred at room temperature to 51.8 parts by mass of A liquid to obtain a urethane resin composition.

(実施例3)
樹脂組成Aのポリオール成分を含む液26.8質量部に、SiO、Al、B、CaO及びFを含み、589.3nmでの屈折率が1.51である、平均粒子径20μmの無機酸化物粒子β(ポッターズバロティーニ株式会社製)25.0質量部を、減圧回転攪拌処理で分散させ、A液を調製した。A液51.8質量部に、樹脂組成AのB液48.2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。
(Example 3)
In 26.8 parts by mass of the liquid containing the polyol component of the resin composition A, SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , CaO and F 2 are included, and the refractive index at 589.3 nm is 1.51. A solution A was prepared by dispersing 25.0 parts by mass of inorganic oxide particles β (manufactured by Potters Barotini Co., Ltd.) having an average particle size of 20 μm by a reduced pressure rotary stirring process. 41.8 parts by mass of B liquid of resin composition A was mixed and stirred at room temperature to 51.8 parts by mass of A liquid to obtain a urethane resin composition.

(実施例4)
樹脂組成BのA’液36.5質量部に、無機酸化物粒子α10.0質量部を、減圧回転攪拌処理で分散させ、A液を調製した。A液46.5質量部に、樹脂組成BのB液53.5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
10.0 parts by mass of the inorganic oxide particles α were dispersed in 36.5 parts by mass of the A ′ solution of the resin composition B by a reduced pressure rotary stirring process to prepare A liquid. 46.5 parts by mass of A liquid and 53.5 parts by mass of B liquid of resin composition B were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.

(実施例5)
樹脂組成CのA’液25.7質量部に、無機酸化物粒子α10.0質量部を、減圧回転攪拌処理で分散させ、A液を調製した。A液35.7質量部に、樹脂組成Cの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 5)
In 25.7 parts by mass of the A ′ solution of the resin composition C, 10.0 parts by mass of the inorganic oxide particles α were dispersed by a reduced pressure rotary stirring process to prepare A liquid. 65.7 parts by mass of B liquid of resin composition C were mixed and stirred at 35.7 parts by mass of A liquid at room temperature to obtain a urethane resin composition.

(比較例1)
樹脂組成AのA’液35.7質量部に、樹脂組成Aの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。
(Comparative Example 1)
65.7 parts by mass of B liquid of resin composition A were mixed and stirred at 35.7 parts by mass of A ′ liquid of resin composition A at room temperature to obtain a urethane resin composition.

(比較例2)
樹脂組成AのA’液32.1質量部に、589.3nmでの屈折率が1.45である、平均粒子径25μmの溶融シリカである無機酸化物粒子γ(株式会社電気化学工業製、商品名FB950)10.0質量部を、減圧回転攪拌処理で分散させ、A液を調製した。A液42.1質量部に、樹脂組成AのB液57.9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)
Inorganic oxide particles γ (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), which is fused silica having an average particle diameter of 25 μm, having a refractive index of 58. (Product name FB950) 10.0 parts by mass was dispersed by a reduced-pressure rotary stirring process to prepare A liquid. 42.1 parts by mass of A liquid and 57.9 parts by mass of B liquid of resin composition A were mixed and stirred at room temperature to obtain a urethane resin composition.

実施例及び比較例のウレタン樹脂組成物を下記方法にしたがって評価した。   The urethane resin compositions of Examples and Comparative Examples were evaluated according to the following methods.

<光半導体パッケージ(光半導体装置)の作製>
実施例1〜4及び比較例1〜2で得られたウレタン樹脂組成物を、外形が5mm×5mm×1mm、キャビティの直径が4mmである発光素子実装済の表面実装型パッケージのキャビティ内にポッティング法によって充填し、100℃で1時間、125℃で1時間、150℃で4時間、加熱、硬化して、図1に示したような光半導体パッケージを作製した。
<Production of optical semiconductor package (optical semiconductor device)>
The urethane resin compositions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were placed in the cavity of a surface-mounted package mounted with light-emitting elements having an outer shape of 5 mm × 5 mm × 1 t mm and a cavity diameter of 4 mm. And filled with a potting method and heated and cured at 100 ° C. for 1 hour, 125 ° C. for 1 hour, and 150 ° C. for 4 hours to produce an optical semiconductor package as shown in FIG.

また、実施例5で得られたウレタン樹脂組成物を、液状トランスファー成型機を用い、金型温度165℃、射圧9.8MPa、注入時間30秒、硬化時間120秒の条件で成型し、さらに150℃のオーブン中で4時間、後硬化して、図2に示したような光半導体パッケージを作製した。   Further, the urethane resin composition obtained in Example 5 was molded using a liquid transfer molding machine under conditions of a mold temperature of 165 ° C., a spray pressure of 9.8 MPa, an injection time of 30 seconds, and a curing time of 120 seconds. After curing in an oven at 150 ° C. for 4 hours, an optical semiconductor package as shown in FIG. 2 was produced.

<熱膨張係数>
上記ウレタン樹脂組成物の硬化物の熱膨張係数を熱機械分析装置を用いて測定した。ガラス転移温度以下の温度域での熱膨張係数(α1)を表2に示す。
<Coefficient of thermal expansion>
The thermal expansion coefficient of the cured product of the urethane resin composition was measured using a thermomechanical analyzer. Table 2 shows the thermal expansion coefficient (α1) in the temperature range below the glass transition temperature.

<光束比>
作製した光半導体パッケージの光学特性として光束比を評価した。光束比は、実施例1〜4及び比較例2の光半導体パッケージの光束量を、比較例1の光半導体パッケージの光束量で規格化して求めた。一方、実施例5の光半導体パッケージの光束比は、実施例5の光半導体パッケージの光束量を、比較例1のウレタン樹脂組成物を用いて実施例5の光半導体パッケージと同様に作製した光半導体パッケージの光束量で規格化して求めた。結果を表2に示す。
<Flux ratio>
The luminous flux ratio was evaluated as the optical characteristics of the produced optical semiconductor package. The luminous flux ratio was obtained by normalizing the luminous flux of the optical semiconductor packages of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 with the luminous flux of the optical semiconductor package of Comparative Example 1. On the other hand, the light flux ratio of the optical semiconductor package of Example 5 is the same as that of the optical semiconductor package of Example 5 using the urethane resin composition of Comparative Example 1 as the light flux amount of the optical semiconductor package of Example 5. It was obtained by standardizing with the luminous flux of the semiconductor package. The results are shown in Table 2.

<熱衝撃性試験>
作製した光半導体パッケージの信頼性として耐熱衝撃性を評価した。評価条件は、−40℃:5分間、室温:30秒間、110℃:5分間の条件で、500サイクル時に樹脂硬化物と、素子やリードフレームとの剥離の有無を調べた。結果を表2に示す。サンプル数8個の光半導体パッケージにおいて、剥離が認められなかった場合は「A」、1個でも剥離があった場合は「B」と記した。
<Thermal shock test>
Thermal shock resistance was evaluated as the reliability of the produced optical semiconductor package. The evaluation conditions were −40 ° C .: 5 minutes, room temperature: 30 seconds, 110 ° C .: 5 minutes, and the presence or absence of peeling between the cured resin and the element or lead frame was examined during 500 cycles. The results are shown in Table 2. In an optical semiconductor package with 8 samples, “A” was shown when no peeling was observed, and “B” was shown when there was even one peeling.

Figure 2012193238
Figure 2012193238

実施例1〜5の光半導体パッケージは、比較例1の光半導体パッケージと比較して、光束比の低下が小さく、耐熱衝撃性試験での剥離は認められなかった。したがって、実施例1〜5のウレタン樹脂組成物の硬化物は、光透過性が十分に高く、応力を十分に低減できていることが確認された。一方、比較例2の光半導体パッケージは、耐熱衝撃性試験での剥離はなかったものの、光束比の低下が大きく、光透過性が十分ではないことが確認された。   Compared with the optical semiconductor package of Comparative Example 1, the optical semiconductor packages of Examples 1 to 5 showed a small decrease in the light flux ratio, and no delamination was observed in the thermal shock resistance test. Therefore, it was confirmed that the hardened | cured material of the urethane resin composition of Examples 1-5 has sufficiently high light transmittance, and has fully reduced the stress. On the other hand, although the optical semiconductor package of Comparative Example 2 was not peeled off in the thermal shock resistance test, it was confirmed that the light flux ratio was greatly reduced and the light transmittance was not sufficient.

1,106…封止部材、2…発光ダイオード素子、5…ケース部材、7,102,102a,102b…リードフレーム、8,105…ワイヤ、10…キャビティ、20,103…接着部材、100,200…光半導体装置、104…光半導体素子、106a…平板状部、106b…レンズ部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,106 ... Sealing member, 2 ... Light emitting diode element, 5 ... Case member, 7, 102, 102a, 102b ... Lead frame, 8, 105 ... Wire, 10 ... Cavity, 20, 103 ... Adhesive member, 100, 200 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Optical semiconductor device, 104 ... Optical semiconductor element, 106a ... Flat plate part, 106b ... Lens part.

Claims (7)

ポリオール成分及び無機酸化物粒子を含む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、
前記ポリオール成分は、水酸基価が550〜900mgKOH/gである3官能以上のポリオールを含有し、
前記ポリイソシアネート成分は、脂環基及び2個又は3個のイソシアネート基を有し、少なくとも1個のイソシアネート基が前記脂環基を構成する第二級炭素に結合している脂環式ポリイソシアネート化合物を含有し、
波長589.3nmにおける前記A液から前記無機酸化物粒子を除いた液及び前記B液を混合することによって硬化して得られる硬化物の屈折率と、前記無機酸化物粒子の屈折率との差が、0.02以下である、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 inorganic oxide particles, and a liquid B containing a polyisocyanate component,
The polyol component contains a trifunctional or higher functional polyol having a hydroxyl value of 550 to 900 mgKOH / g,
The polyisocyanate component has an alicyclic group and two or three isocyanate groups, and at least one isocyanate group is bonded to a secondary carbon constituting the alicyclic group. Containing a compound,
The difference between the refractive index of the cured product obtained by mixing the liquid obtained by removing the inorganic oxide particles from the liquid A and the liquid B at a wavelength of 589.3 nm and the refractive index of the inorganic oxide particles However, it is 0.02 or less, 2 liquid type urethane resin composition.
前記硬化物及び前記無機酸化物粒子の波長589.3nmにおける屈折率が、1.52以下である、請求項1に記載の2液型ウレタン樹脂組成物。   The two-component urethane resin composition according to claim 1, wherein the cured product and the inorganic oxide particles have a refractive index of 1.52 or less at a wavelength of 589.3 nm. 前記無機酸化物粒子が、二酸化珪素、酸化アルミニウム及び酸化カルシウムを含有する、請求項1又は2に記載の2液型ウレタン樹脂組成物。   The two-component urethane resin composition according to claim 1 or 2, wherein the inorganic oxide particles contain silicon dioxide, aluminum oxide, and calcium oxide. 前記無機酸化物粒子の含有量が、前記A液及び前記B液の合計量を基準として、30質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の2液型ウレタン樹脂組成物。   The two-component urethane resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a content of the inorganic oxide particles is 30% by mass or less based on a total amount of the liquid A and the liquid B. object. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の2液型ウレタン樹脂組成物を含有する、光学用接着剤。   The optical adhesive agent containing the 2 liquid type urethane resin composition as described in any one of Claims 1-4. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の2液型ウレタン樹脂組成物を硬化して得られる、光学成形体。   An optical molded body obtained by curing the two-component urethane resin composition according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の2液型ウレタン樹脂組成物を硬化して得られる硬化物からなる封止部材を備える、光半導体装置。   An optical semiconductor device provided with the sealing member which consists of hardened | cured material obtained by hardening | curing the 2 liquid type urethane resin composition as described in any one of Claims 1-4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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