JP2019507809A - エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物の使用、光電子デバイス、およびエポキシ樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物の使用、光電子デバイス、およびエポキシ樹脂組成物の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、上限粒径（ｄｍａｘ）が３０μｍ以下であり、かつ金属または半金属の酸化物または窒化物である少なくとも１種の無機充填剤（Ｆ）、少なくとも１種の脂環式エポキシ樹脂、ポリ酪酸ビニル、少なくとも１種のカチオン性促進剤を含み、薄壁構造素子用の一成分系である、エポキシ樹脂組成物に関する。【選択図】 図１２

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物、詳細には、一成分エポキシ樹脂組成物に関する。さらに本発明は、エポキシ樹脂組成物の使用に関する。さらに本発明は、光電子デバイスに関する。さらに本発明は、エポキシ樹脂組成物の製造方法に関する。
電子デバイスでは、例えば発光ダイオードおよび光モジュールなどの光電子デバイスでは、エポキシ樹脂、熱可塑性物質、およびシリコーンが、取付けおよびハウジング材料、注型用樹脂、ならびに／または、例えば光変換素子、反射層、および光学フィルタ用のマトリックス材料、ならびにレンズ材料として、しばしば使用される。今日、ポリフタルアミド、シリコーン、成型可能エポキシ樹脂化合物（ＥＭＣ）を主にベースとするガラス繊維強化熱可塑性物質などの高性能ポリマーは、それらのハウジング材料としての価値が証明されている。しかし、使用される充填剤の加工およびサイズに起因して、これらの材料では２００μｍよりもかなり薄い壁厚のハウジングを生成することができない。さらに、これらの材料は、シロキサンおよびシリコーンを含有する添加剤および加工助剤に関する懸念があるので、限られた程度でしかクリーンルーム条件下で使用することができない。
本発明により解決されることになる目的は、特性が改善されたエポキシ樹脂組成物を提供することである。詳細には、エポキシ樹脂組成物は、壁厚が８０μｍ以下の光電子デバイス用のハウジングを提供し、または製造するのに使用することができる。さらに、本発明によるエポキシ樹脂組成物は、高い動作温度用に使用することができる。本発明の他の目的は、特性が改善されたエポキシ樹脂組成物を有する光電子デバイスを提供することである。本発明の別の目的は、費用効果の高い、エポキシ樹脂組成物の製造方法を提供することである。
これらの目的は、独立請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物（Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｓｙｓｔｅｍ）によって解決される。本発明の、有利な実施形態および他の開発点が、従属請求項の対象である。さらに、これらの目的は、請求項１３に記載のエポキシ樹脂組成物の使用によって解決される。さらに、これらの目的は、請求項１４に記載の光電子デバイスによって解決される。さらに、これらの目的は、請求項１５に記載のエポキシ樹脂組成物の製造方法によって解決される。
少なくとも１つの実施形態では、エポキシ樹脂組成物は、少なくとも１種の無機充填剤、少なくとも１種の脂環式エポキシ樹脂、ポリ酪酸ビニル、および少なくとも１種のカチオン性促進剤を含み、またはこれらからなる。無機充填剤は、特に、金属もしくは半金属の酸化物、または金属もしくは半金属の窒化物である。詳細には、無機充填剤は、上限粒径（ｄｍａｘ）が３０μｍ以下である。エポキシ樹脂組成物は、詳細には、一成分系である。
エポキシ樹脂は、通常、使用できる状態にするために、使用者によって混合される二成分系として提供される。いわゆる「Ａ成分」は、エポキシ樹脂を通常含有し、いわゆる「Ｂ成分」は硬化剤であり、所定の混合比で樹脂に添加される。一成分系とは、ここでおよび下記において、エポキシ樹脂組成物が反応性であり、熱硬化し、Ｂ成分がないことを意味する。一成分系は、使用できる状態で配送され、貯蔵することができる。Ｂ成分は、特に、カルボン酸無水物などの有機物質である。Ｂ成分のカルボン酸無水物は、促進剤と共に、通常は、Ａ成分を架橋させる（配合されたエポキシ樹脂に対応する）。この架橋は、熱硬化性エポキシ樹脂成型材料（ｄｕｒｏｍｅｒ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）を生成する。カルボン酸無水物は、促進剤と共に、硬化剤として記述することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、少なくとも１種の無機充填剤、または数種の無機充填剤の混合物を含む。無機充填剤は、金属の酸化物、半金属の酸化物、金属の窒化物、および半金属の窒化物を含む群から選択される。詳細には、無機充填剤は、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、および酸化ジルコニウムを含む群から選択される。
詳細には、好ましくは非晶質である二酸化ケイ素が、無機充填剤として使用される。ＣＡＳ番号（化学情報検索サービス機関）が６０６７６−８６−０である二酸化ケイ素が好ましい。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填剤の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して５０質量％〜８５質量％、好ましくは６０質量％〜８０質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填剤の比表面積は、２ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２、詳細には、２ｇ／ｍ２〜１０／ｍ２、好ましくは２ｇ／ｍ２〜８ｇ／ｍ２、特に好ましくは２．２ｇ／ｍ２〜５．５ｇ／ｍ２である。
加えて、または代替として、無機充填剤の粒径ｄ５０は、０．５μｍ以上および／または２０μｍ以下であってもよい。詳細には、無機充填剤の粒径ｄ５０は、２μｍ〜１０μｍ、好ましくは２．５μｍ〜４．４μｍである。
代替として、または加えて、無機充填剤の上限粒径ｄｍａｘは、３０μｍ以下、または２５μｍ以下、または２０μｍ以下とすることができ、詳細には、１６μｍ以下、例えば１２μｍとすることができる。
比表面積は、ＢＥＴ等温式を用いて測定することができる。他に明記しない限り、粒径ｄ５０は、以下において値ｄ５０と定義され、この値は、材料の５０％が、体積分率においてこのサイズまたは直径よりも小さく、かつ／または材料の５０％が、上記サイズまたは直径よりも大きくなるように定義される。粒径は、動的光散乱（ＤＬＳ）によって測定することができる。上限粒径ｄｍａｘという用語は、ここでは、および下記では、上限粒径として最大直径を有する粒子として充填される無機充填剤について記述するのに使用される。言い換えれば、ＤＬＳ（動的光散乱）によれば、上限粒径よりも大きい粒径の無機充填剤は、エポキシ樹脂組成物内に存在しない。
少なくとも１つの実施形態によれば、無機充填剤の比表面積は、２ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２、粒径ｄ５０は、２０μｍ以下であり、上限粒径ｄｍａｘは、３０μｍ以下である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、少なくとも１種の脂環式エポキシ樹脂を含む。ＣＡＳ番号が２３８６−８７−０であるエポキシ樹脂組成物は、脂環式エポキシ樹脂組成物として好ましくは使用される。
少なくとも１つの実施形態によれば、脂環式エポキシ樹脂は、少なくとも２個のエポキシ官能基を含有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、脂環式エポキシ樹脂は、３，４−エポキシシクロヘキシル−メチル−３，４−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、およびポリ［（２−オキシラニル）−１，２−シクロヘキサンジオール］−２−エチル−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオールエーテルを含む化合物の群から選択される。好ましくは、脂環式エポキシ樹脂は、下記の構造（式Ｉ）を有する３，４−エポキシシクロヘキシル−メチル−３，４−エポキシシクロヘキシルカルボキシレートまたは（ビス（エポキシシクロヘキシル）メチルカルボキシレート）である。
一実施形態では、エポキシ樹脂組成物は、いかなる芳香族エポキシ樹脂も含有しない。好ましくは、エポキシ樹脂組成物は、芳香族化合物を含有しない。芳香族化合物とは、少なくとも１個の芳香環を含有する化合物を意味する。エポキシ樹脂組成物は、芳香族エポキシ樹脂を含まないので、好ましくは芳香族化合物を含まないので、エポキシ樹脂組成物は、さらに著しい光安定性を有する。このことは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光電子デバイスにおいて、放射線に曝露されたときに黄変を受け難いことを意味する。ビスフェノールＡをベースにしたエポキシ樹脂と比較すると、光安定性が増大する。
少なくとも１つの実施形態によれば、脂環式エポキシ樹脂の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して３質量％〜５０質量％、好ましくは３質量％〜４０質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、二酸化チタン、ＴｉＯ２が、無機充填剤として使用される。詳細には、ルチル型二酸化チタンが使用される。詳細には、二酸化チタンのＣＡＳ番号は１３４６３−６７−７であり、ＥＩＮＥＣＳ番号は２３６−６７５−５であり、色指数はＣＩ７７８９１であり、かつ／またはピグメントホワイト６（７７８９１）である。
エポキシ樹脂組成物の少なくとも１つの実施形態によれば、ポリマー添加剤としてポリ酪酸ビニルを含有する。詳細には、ＣＡＳ番号が６８６４８−７８−２であるポリ酪酸ビニルが使用される。
ポリ酪酸ビニルは、種々の分子量で、および種々のアセタール化度で入手可能である（式ＩＩＩ）。エポキシ樹脂組成物は、種々の分子量でおよび／または種々のアセタール化度で、いくつかのポリ酪酸ビニルを含むことができる。
式ＩＩＩの構造単位中に示される、アセタール基、アセチル基、およびヒドロキシ基の配置は、固定されたものとは見なされない。むしろ、アセタール基、アセチル基、およびヒドロキシ基の統計的分布または配置があってもよい。例えば、構造セクションは、このようなものであってもよい（式Ｖ）。
ポリ酪酸ビニルは、脂環式エポキシ樹脂中への十分な溶解性を示す。
少なくとも１つの実施形態によれば、ポリ酪酸ビニルの気体転移温度は、６３〜８４℃である。ポリ酪酸ビニルは、室温では固体として存在する。
少なくとも１つの実施形態によれば、ポリ酪酸ビニルの平均分子量は、１０，０００ｇ／ｍｏｌ〜８０，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは２０，０００ｇ／ｍｏｌ〜７００００ｇ／ｍｏｌ、例えば３０，０００ｇ／ｍｏｌまたは６００，０００ｇ／ｍｏｌである。
そのような平均分子量を有するポリ酪酸ビニルの使用により、従来の脂環式エポキシをベースにしたエポキシ樹脂よりも、脆さが低減され、亀裂しにくく、かつ結合強度が高くなったエポキシ樹脂組成物が入手可能である。
少なくとも１つの実施形態によれば、ポリ酪酸ビニルは、ＰＶＢ Ｂ ３０ Ｔ、ＰＶＢ Ｂ ３０ Ｍ、ＰＶＢ Ｂ ３０ Ｈ、ＰＶＢ Ｂ ３０ Ｓ、ＰＶＢ Ｂ ３０ ＨＨ、ＰＶＢ Ｂ ６０ Ｔ、ＰＶＢ Ｂ ６０ Ｍ、ＰＶＢ Ｂ ６０ Ｈ、ＰＶＢ Ｂ ６０ Ｓ、ＰＶＢ Ｂ ６０ ＨＨ、およびこれらの組合せからなる群から選択される。これらの化合物は、クラレ社製の種々のポリ酪酸ビニルである。ここで、「３０」または「６０」は、約３０，０００ｇ／ｍｏｌまたは６０，０００ｇ／ｍｏｌの平均分子量を表す。「Ｔ、Ｍ、Ｈ、Ｓ、およびＨＨ」は、アセタール化度の表示であり、この順序で増大する。したがって、「Ｔ」は、低いアセタール化度を表し、「ＨＨ」は、可能な限り最も高いアセタール化度を表す。
使用されるポリ酪酸ビニルの量および種類に起因して、エポキシ樹脂組成物の弾性および熱機械的性質、接着および水分吸収挙動、ならびに環境影響に対する耐性を、目標通りに制御することができる。
エポキシ樹脂組成物の少なくとも１つの実施形態によれば、ポリ酪酸ビニルの含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０．１質量％〜１０質量％、好ましくは０．１質量％〜３質量％である。
エポキシ樹脂組成物の少なくとも１つの実施形態によれば、ポリ酪酸ビニルの含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０．１質量％〜１０質量％、好ましくは０．１質量％〜３質量％である。
エポキシ樹脂組成物は、カチオン性促進剤を有する。カチオン性促進剤は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０．１質量％〜３質量％、好ましくは０．１質量％〜２質量％の含量で存在していてもよい。促進剤は、温度に曝されると、カチオン性単独重合メカニズムによりエポキシ官能基を架橋させることによって、エポキシ樹脂組成物を硬化させる。
少なくとも１つの実施形態によれば、カチオン性促進剤は、ハロニウムおよび／またはスルホニウム塩であり、好ましくはチオラニウム塩である。カチオン性促進剤は、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、ＡｓＦ６ −、および／またはＳｂＦ６ −などの錯アニオンを含有していてもよい。詳細には、カチオン性促進剤は、下記の構造式を有するＳ−ベンジルチオラニウムヘキサフルオロアンチモネートである。
カチオン性促進剤は、Ｓｉｇｍａ ＡｌｄｒｉｃｈからＰＩ ５５として得ることができる。
エポキシ樹脂組成物の少なくとも１つの実施形態によれば、アルコールも含む。アルコールは、多価であってもよい。アルコールは、脂肪族アルコールまたは脂環式アルコールとすることができる。アルコールは、エタノール、１，２−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、２−エチル−２−ヒドロキシメチル、１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリポリエチレングリコール、モノアルキルエーテル、グリセリン、およびイソソルビットからなる群から選択されてもよい。詳細には、アルコールは、１，２−プロパンジオール、ブタンジオール、またはトリメチロールプロパンであってもよい。エポキシ樹脂組成物のレオロジー、機械的、および熱機械的性質、ならびに濡れおよび流動挙動は、アルコールを添加することによって、エポキシ樹脂組成物の所望の適用形態に適合させることができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、アルコールを、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して、０．１質量％または３質量％〜３質量％または１０質量％、好ましくは０．１質量％〜５質量％含む。
代替として、または追加として、エポキシ樹脂組成物は他のエポキシ樹脂を含有していてもよい。他のエポキシ樹脂は、例えば、エポキシフェノール・ノボラックおよびエポキシレゾール・ノバラックとすることができる。詳細には、ＣＡＳ番号が２８０６４−１４−４であるエポキシフェノール・ノボラックが使用される。エポキシフェノール・ノボラックは、下記の構造式を有していてもよい。
（式中、ｎは、好ましくは０．２〜１．８である。）
少なくとも１つの実施形態によれば、その他のエポキシ樹脂の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量の、０質量％〜１０質量％、好ましくは０質量％〜５質量％である。エポキシフェノール・ノボラック樹脂は、専門家に公知であり、したがって本明細書では説明しない。エポキシフェノール・ノボラック樹脂は、ＤＯＷ社から、例えばＤＥＮ−タイプとして入手可能である。その他のエポキシ樹脂は、例えばＨｕｎｔｓｍａｎ社から、型表示ＥＰＮおよびＥＣＮで入手可能である。
少なくとも１つの実施形態では、エポキシ樹脂組成物は、反応性希釈剤、シランカップリング剤、カーボンブラック、二酸化チタン顔料、ヒュームドシリカ、ＣａＣＯ３、脱空気剤、脱気剤、レベリング剤、剥離剤、光安定化剤、有機色素、増白剤、および蛍光顔料であってＬＥＤ変換用のものからなる群から選択されるその他の材料を含む。さらにエポキシ樹脂組成物は、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、および／または蛍光体などの顔料を含有することができる。
反応性希釈剤は、エポキシ樹脂、または１個もしくは２個のエポキシ官能基を備えたエポキシ樹脂化合物を含んでいてもよい。詳細には、反応性希釈剤は、脂肪族エポキシ化合物である。反応性希釈剤は、エポキシ樹脂組成物のガラス転移温度および粘度に影響を及ぼす可能性がある。例えば、ＣＡＳ番号が１６０９６−３１−４であるヘキサンジオールジグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテルを、反応性希釈剤として選択することができる。
詳細には、反応性希釈剤の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜１０質量％、好ましくは０質量％〜５質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、シランカップリング剤を有することができる。シランカップリング剤は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜５質量％、好ましくは０質量％〜３質量％を含有していてもよい。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、カーボンブラック顔料を含むことができる。詳細には、カーボンブラック顔料の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜２質量％、詳細には０質量％〜１質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、二酸化チタン顔料を含有する。詳細には、二酸化チタン顔料の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜２０質量％、好ましくは０質量％〜１０質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、ヒュームドシリカを、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して詳細には、０質量％〜３質量％、好ましくは０質量％〜２質量％の含量で含有する。Ａｅｒｏｓｉｌ Ｒ２０２またはＡｅｒｏｓｉｌ ２００は、発熱性シリカとして使用することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、シリコーン・フリーの脱空気剤および／または脱気剤を有することができる。脱空気剤および／または脱気剤は、有機フッ素化合物、エステル、またはアクリレートを含有していてもよい。例えば、ＢＹＫ−Ａ５５５は、脱空気剤および／または脱気剤として使用することができる。脱空気剤および／または脱気剤は、市販品としてＥｖｏｎｉｋおよびＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅから入手可能である。
詳細には、脱空気剤および／または脱気剤の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜１質量％、詳細には、０質量％〜０．５質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、レベリング剤を有する。例えば、Ｍｏｄａｆｌｏｕｒシリーズの製品をレベリング剤として使用することができる。詳細には、レベリング剤の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜１質量％、好ましくは０質量％〜０．５質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、剥離剤を含有する。長鎖カルボン酸のワックスを、剥離剤として好ましくは使用することができる。１２〜３０個の炭素原子を持つ炭素鎖またはカルボン酸は、長鎖であると理解される。例えば、市販のカルナウバ・ワックス、またはＢａｅｒｌｏｈｅｒ製炭化水素ワックスＢａｅｒｏｌｕｂ Ｌ−ＫＫを、剥離剤として使用することができる。詳細には、剥離剤は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜１質量％、好ましくは０質量％〜０．５質量％で含有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、１種または複数の光安定化剤を含有する。商標名Ｔｉｎｎｖｉｎ、Ｉｒｇｏｎｏｒ、Ｉｒｇａｆｏｓ、Ｔｉｎｎｖｉｎ２３４、Ｔｉｎｎｖｉｎ１２３、Ｉｒｇａｆｏｓ１６３、またはＩｒｇａｎｏｘＭＤ１０２４を持つシリーズの製品を、光安定化剤および／または安定化剤として使用することができる。詳細には、光安定化剤の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜１質量％、好ましくは０質量％〜０．５質量％である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、蛍光増白剤および／または色素を含有していてもよい。例えばエポキシ樹脂組成物は、アントラキノン色素を含有していてもよい。
詳細には、有機色素および／または増白剤の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０質量％〜１質量％、好ましくは０質量％〜０．５質量％である。
例えば、１，３−ジ−第３級ブチル−４−ヒドロキシフェノールを、光安定化剤として使用することができる。光安定化剤は、商標名Ｔｉｎｕｖｉｎの下で入手可能でもある。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、蛍光顔料を含有する。希土類がドープされたガーネット、希土類がドープされたアルカリ土類硫化物、希土類がドープされたチオガリウム酸化合物、希土類がドープされたアルミン酸化合物、希土類がドープされたオルトシリケートもしくはクロロシリケートなどのケイ酸化合物、希土類がドープされたアルカリ土類窒化ケイ素、希土類がドープされた酸窒化物、希土類がドープされた酸窒化アルミニウム、希土類がドープされた窒化ケイ素、および／またはサイアロンを、蛍光体として選択することができる。ガーネット、例えばイットリウム・アルミニウム酸化物（ＹＡＧ）、イットリウム・ガドリニウム・アルミニウム酸化物、ルテニウム・アルミニウム酸化物（ＬｕＡＧ）、ガリウム・アルミニウム酸化物、およびテルビウム・アルミニウム酸化物（ＴＡＧ）を、蛍光体として使用することができる。蛍光体には、セリウムイオン、ユーロピウムイオン、テルビウムイオン、プラセオジムイオン、サマリウムイオン、またはマンガンイオンをドープすることができる。詳細には、蛍光体は、ある波長の放射線を別の波長の放射線に、特に、より長い波長の放射線に変換するように設計される。これらの蛍光体を、変換体材料と呼ぶこともできる。好ましくは、蛍光顔料または蛍光体の含量は、エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０〜３０質量％、好ましくは０質量％〜２０質量％である。
詳細には、エポキシ樹脂組成物の成分であるシランカップリング剤、ヒュームドシリカ、脱空気剤、脱気剤、レベリング剤、剥離剤、光安定化剤、有機色素および／または増白剤は、樹脂添加剤として記述することもできる。それぞれの特定の適用例および使用に対して微細に調整するために、これらの樹脂添加剤の含量は、合計で５質量％以下である。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、含量が好ましくは８５質量％の脂環式エポキシ樹脂、含量が好ましくは１０質量％のエポキシフェノール・ノボラック、含量が好ましくは１質量％のアルコール、含量が好ましくは３質量％のポリ酪酸ビニル、および含量が好ましくは１質量％のカチオン性促進剤を含み、またはこれらからなる。
詳細には、そのような組成を有するエポキシ樹脂組成物の屈折率は、２４℃で１．５０６５であり、粘度は２５℃で２９００ｍＰａ・ｓである。
少なくとも１つの実施形態では、エポキシ樹脂組成物の組成は、含量が好ましくは９５．５質量％の脂環式エポキシ樹脂、含量が好ましくは１質量％のアルコール、含量が好ましくは２質量％のポリ酪酸ビニル、および含量が好ましくは１．５質量％のカチオン性促進剤を含み、またはこれらからなる。そのようなエポキシ樹脂組成物の屈折率は、２５℃で１．４９６０であり、粘度は、２５℃で１２４０ｍＰａ・ｓである。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、好ましくは含量が９６．８質量％の脂環式エポキシ樹脂、含量が好ましくは１質量％のアルコール、含量が好ましくは１質量％のポリ酪酸ビニル、および含量が好ましくは１．２質量％のカチオン性促進剤を含む。そのようなエポキシ樹脂組成物の屈折率は、２２℃で１．４９７４、粘度は、２５℃で６０９ｍＰａ・ｓである。
エポキシ樹脂組成物の製造および／またはそれへの樹脂添加剤もしくは顔料などの添加剤の混合は、当業者に公知の方法で実施することができる。第２の方法ステップでは、無機充填剤、好ましくは非晶質二酸化ケイ素、ならびに任意選択でカーボンブラック、二酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化カルシウム、および／または蛍光体などの顔料が、好ましくは添加される。熱硬化は、上述の錯アニオンを含んでいてもよい、カチオン性促進剤としてチオラニウム塩を持つカチオン性メカニズムを使用して、１２０℃よりも高い温度で行うことができる。
本発明者らは、上述のエポキシ樹脂組成物は有利な特性を有し、かつ一成分系であることを認識した。エポキシ樹脂組成物は、室温で、または特に冷蔵庫で貯蔵することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、４℃〜１０℃の温度で、詳細には、少なくとも６カ月間、貯蔵安定性を有する。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、無水物を含まず（無水物フリーであり）、シリコーンを含まず（シリコーンフリーであり）、かつ／またはシロキサンを含まない（シロキサンフリーである）。詳細には、エポキシ樹脂組成物は、クリティカルなクリーンルームの適用例に合わせて、シリコーンおよびシロキサンがない状態で配合することができる。
エポキシ樹脂組成物は、低い熱膨張係数を有しうる。例えば、無機充填剤の充填度が６５質量％では、エポキシ樹脂組成物の熱膨張係数（ＴＭＡ、ＣＴＥ、熱膨張係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ））は、２０ｐｐｍ／Ｋでありうる。
エポキシ樹脂組成物は、高いガラス転移温度、特に２００℃（ＤＭＡ）を超えるガラス転移温度を有しうる。
エポキシ樹脂組成物は、高い短期間耐熱性を有しうる。このことは、エポキシ樹脂組成物が、通常は２６０℃、場合によってははんだ付け中に短時間で到達する最高３２５℃の高温に対して、安定性があることを意味する。加熱速度１０Ｋ／分で、ＴＧＡ媒体（ＴＧＡ、熱重量分析）として合成空気を用いた３００℃でのエポキシ樹脂質量の重量損失は、＜１％である。
エポキシ樹脂組成物は、詳細には、光学的用途に関して良好な光安定性を持つ黒色および／または白色調節表面として、使用することができる。
少なくとも１つのバージョンによれば、エポキシ樹脂組成物の塩素含量は、＜１００ｐｐｍであり、特に＜５０ｐｐｍであり、好ましくは＜２０ｐｐｍである。
特に、エポキシ樹脂組成物のＥＨＳ（環境（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ）、健康（Ｈｅａｌｔｈ）、および安全性（Ｓａｆｅｔｙ））リスク・ポテンシャルは低く、したがって、労働上の安全性および環境において人々にはそれほどクリティカルではないものとして分類することができる。
エポキシ樹脂組成物は、広いレオロジー窓に起因して、詳細には、他の適用例に関して使用することができる。例えばエポキシ樹脂組成物は、ハウジング材料、取付け材料、注型用樹脂、光変換素子、反射層、および光学フィルタ用のマトリックス材料、またはレンズ材料として、使用することができる。詳細には、エポキシ樹脂組成物は、光電子デバイス用の薄壁ハウジングに、特に壁厚が≦８０μｍのものに使用することができる。さらに、エポキシ樹脂組成物の利点とは、シリコーンおよびエポキシ成型化合物に比べて製造コストが低いことである。
エポキシ樹脂組成物の使用も示される。上述のエポキシ樹脂組成物は、光電子デバイスに、好ましくは使用される。
少なくとも１つの設計によれば、光電子デバイスは、発光ダイオード、光ダイオード、光トランジスタ、光アレイ、光カプラ、ＳＭＤデバイス、およびＳＭＤ対応デバイスを含む群から選択される。光電子デバイスは、例えば、自動車の分野において、かつ／またはアウトドアの適用例に関して、使用することができる。
光電子デバイスも特定される。好ましくは、光電子デバイスは、上述のエポキシ樹脂組成物を有する。光電子デバイスに関する全ての定義および実施形態は、エポキシ樹脂に関して適用され、その逆も同様である。
少なくとも１つの実施形態によれば、光電子デバイスはエポキシ樹脂組成物を有する。詳細には、エポキシ樹脂組成物は、ハウジング、反射素子、注型剤、変換素子、および／または基板として成形される。
エポキシ樹脂組成物は、光電子デバイスのハウジングとして、好ましくは成形される。ハウジングは、凹部を有していてもよい。半導体チップの積層体または半導体積層体は、この凹部に挿入されうる。半導体チップの半導体積層体は、好ましくはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料をベースにする。半導体材料は、好ましくは、窒化物化合物半導体材料、例えばＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮであり、またはリン化物化合物半導体材料、例えばＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＰでもある（式中、それぞれ、０≦ｎ≦１であり、０≦ｍ≦１であり、ｎ＋ｍ≦１である。）。半導体材料は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（式中、０≦ｘ≦１である。）とすることもできる。半導体積層体は、ドーパントおよび追加の成分を含有することができる。しかし、単純化するために、少量のその他の物質により部分的に置き換えることができ、かつ／または補うことができる場合であっても、半導体積層体の結晶格子の必須成分、即ちＡｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、またはＰのみが示される。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、反射素子として設計される。エポキシ樹脂組成物は、フッ化カルシウムおよび／または二酸化チタンなどの散乱粒子をさらに含有することができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、注型化合物として設計される。注型化合物は、さらに、半導体積層体によって放出される放射線を、異なる波長の放射線に変換するように設計される、ルミネッセント材料を含有してもよい。蛍光体は、エポキシ樹脂組成物に、粒子として均質に埋め込むことができる。
少なくとも１つの実施形態によれば、エポキシ樹脂組成物は、基板として設計される。この基板は、放射線を放出させるための半導体積層体を備えることができる。
エポキシ樹脂組成物の製造方法も、明記される。上述のエポキシ樹脂組成物は、好ましくは、この方法を使用して製造される。エポキシ樹脂組成物の全ての設計および定義は、エポキシ樹脂組成物の製造方法にも適用され、その逆も同様である。
少なくとも１つの実施形態によれば、手順は、以下の手順上のステップを含む。
Ａ）脂環式エポキシ樹脂を用意するステップ、
Ｂ）ポリ酪酸ブチルを、５０℃〜８０℃の温度で添加するステップ、
Ｃ）カチオン性促進剤を、４５℃の最高温度で添加して、マトリックスを形成するステップ、
Ｄ）ステップＣ）により生成されたマトリックスを、金属または半金属の酸化物または窒化物である少なくとも１種の無機充填剤と混合するステップ、および
Ｅ）ステップＤ）により生成された混合物を、１２０℃〜１９０℃の温度で硬化するステップ
詳細には、可能な限り低い熱膨張（ＣＴＥ）、高い機械的剛性、および高い熱安定性のために可能な限り多くの無機充填剤を実現することができるように、液体樹脂配合物の粘度は可能な限り低く設定される。一方で、無機充填剤は、可能な限り微細であるべきだが、他方で、そうでなければ製造中に十分高い充填レベルを実現できなくなるため、小さ過ぎないものであるべきである。過剰な粘度またはチキソトロピーに起因した樹脂の付着を阻止することもできる。成分の可能な限り高い信頼性および安定性を得るためには、高い充填レベルにすることが望ましい。存在する無機充填剤、詳細には、球状の非晶質二酸化ケイ素充填剤であって、粒径ｄ５０が０．５μｍまたは２μｍ〜１０μｍまたは２０μｍ、好ましくは２〜８μｍ、および上限粒径が３０μｍ、好ましくは２０μｍである充填剤で、最大８０質量％、好ましくは最大７５質量％の高充填レベルを実現することができる。樹脂中の充填剤の量は、詳細には、５０〜８５質量％、好ましくは６０〜８０質量％である。充填のレベルに応じて、塗布（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）は、吐出、噴射、または成型（圧縮成型）によって実施することができる。したがって、エポキシ樹脂組成物は、ハウジング材料として、カバー層として、反射層として、アンダーフィル剤として、変換素子として、製造することができる。
ステップＥ）における硬化は、好ましくは、１２０℃〜１９０℃、好ましくは１４０℃〜１８０℃、例えば１６０℃で２時間行うことができる。
新しい一成分エポキシ樹脂組成物は、コスト、加工、および革新的な薄壁ＬＥＤ形態に関する技術的なＬＥＤ要件を満たすものを提供することができる。硬化した成型材料に対する動的機械調査は、ガラス転移温度＞２００℃（ＤＭＡ）を示し、信頼性あるＬＥＤ製品に関して良好な機械脆性挙動を示し、７５質量％の充填レベルで２０ｐｐｍ／Ｋ（ＴＭＡ）の熱膨張係数を有する。
他の利点、有利な実施形態、および他の開発点は、図に関連して以下に記述される実施例から得られる。
図１は、一実施形態による充填剤を示す図である。 図２は、一実施形態によるエポキシ樹脂組成物のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。 図３は、一実施形態による充填剤のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。 図４Ａは、一実施形態によるエポキシ樹脂組成物のＤＳＣ曲線を示す図であり、図４Ｂは、一実施形態によるエポキシ樹脂組成物のＤＳＣ特性を示す図である。 図５Ａおよび５Ｂは、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物のレオロジー測定結果またはデータをそれぞれ含有する図である。 図６Ａおよび６Ｂは、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物のレオロジー測定結果またはデータをそれぞれ含有する図である。 図７Ａ〜７Ｃは、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物のレオロジー測定結果またはデータをそれぞれ含有する図である。 図８Ａおよび８Ｂは、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物のＴＭＡ測定を示す図である。 図９Ａおよび９Ｂは、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物のＤＭＡ測定を示す図である。 図１０は、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物のＴＧＡ測定を示す図である。 図１１は、一実施形態による、エポキシ樹脂組成物の物理データを示す図である。 図１２Ａ〜１２Ｄは、一実施形態による、光電子デバイスをそれぞれ含有する図である。
実施例および図において、類似の、同一の要素、または同じ効果を発揮する要素は、それぞれ、同じ参照符号を付して提供することができる。表示される要素およびそれらの間の比率は、真の縮尺に合っているものではない。むしろ、層、構成要素、デバイス、および領域などの個々の要素は、より良好な表示可能性および／またはより良好な理解のために、過度に大きく表示することができる。
図１は、３種の無機充填剤Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３（概して、Ｆ）の化学的および物理的性質を示す。詳細には、無機充填剤Ｆは、二酸化ケイ素である。好ましくは、二酸化ケイ素は非晶質であり、焼成されている。３種の無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３の全ては、ＣＡＳ番号６０６７６−８６−０を有する。詳細には、二酸化ケイ素（非晶質、焼成済み）の純度は９９．５％よりも大きい。密度ρ（単位：ｇ／ｍｌ）は、３種の無機充填剤の全てに関して２．２ｇ／ｍｌである。詳細には、無機充填剤は粒子状であり、詳細には、粒子形状は球状である。無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３の比表面積ＡＯは、２．２〜５．３ｇ／ｍ２である。無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３のｄ５０値は、２．６μｍ〜４．３μｍである。無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３の上限粒径ｄｍａｘは、３０μｍ以下であり、詳細には、１６μｍ以下または１２μｍである。
表に示されるパーセンテージは、例えば、無機充填剤Ｆ１の粒子の９９．４％の最大上限粒径が１２μｍであることを意味する。したがって、無機充填剤Ｆ２の粒子の１００％の最大上限粒径は、１２μｍである。したがって、無機充填剤Ｆ３の粒子の９９．８％の上限粒径は、１６μｍである。無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３の導電率κは、３．１〜６．６μＳ／ｃｍ２である。
図２は、エポキシ樹脂組成物１およびエポキシ樹脂組成物２のＦＴＩＲスペクトルを示す。透過率Ｔ（単位：パーセント）を、波数（単位：ｃｍ−１）の関数として示す。
ＥＨ１と略されるエポキシ樹脂組成物１は、以下の組成を有する：
１．８５質量％の脂環式エポキシ樹脂、
２．１０質量％のエポキシフェノール・ノボラック、
３．１質量％のアルコール、
４．３質量％のポリ酪酸ビニル、および
５．１質量％のカチオン性促進剤。
ＥＨ２と略されるエポキシ樹脂組成物２は、以下の組成を有する：
１．９５．５質量％の脂環式エポキシ樹脂、
２．１質量％のアルコール、
３．２質量％のポリ酪酸ビニル、および
４．１．５質量％のカチオン性促進剤。
ＥＨ１（２−１）およびＥＨ２（２−２）に関するＦＴＩＲスペクトルは、帯域が１７２６ｃｍ−１で観察されることを示す。この帯域は、脂環式エポキシ樹脂を表す。ＯＨ帯域も、３０００ｃｍ−１よりも大きい範囲に示される。
図３は、一実施形態による３つのＦＴＩＲスペクトルを示す。透過率Ｔ（単位：％）は、波数（単位：ｃｍ−１）の関数として示される。
図１に示される無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３のＦＴＩＲスペクトルが示されている。二酸化ケイ素からなる無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３を、加工前に１１０℃で１６時間乾燥したが、３４００ｃｍ−１または１５８０ｃｍ−１の範囲に特性振動を見出すことができないので、ＦＴＩＲスペクトル中には微量の水分も示されず、かつヒドロキシル基もない。
図４は、一実施形態による、７５質量％の充填剤Ｆ３を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２のＤＳＣ曲線（ＤＳＣ、示差走査熱量測定）を示す。熱流Ｑが、温度Ｔ（単位：℃）の関数として示される。ＤＳＣ曲線から、ピーク温度「Ｔ−ピーク」および初期温度「Ｔ−開始」は、それぞれ℃を単位として決定される。ピーク温度「Ｔ−ピーク」は、最小曲線（４−１）の温度である。初期温度「Ｔ−開始」は、外挿により決定される（４−２）。エンタルピーΔＨ（単位：−Ｊ／ｇ）は、ＤＳＣ曲線の面積から決定することができる。加熱速度は、１０Ｋ／分であった。
図４Ｂは、ＥＨ１およびＥＨ２のＤＳＣ測定結果を示す。エポキシ樹脂組成物ＥＨ１およびＥＨ２は、異なる無機充填剤Ｆ１、Ｆ２、またはＦ３を対応する含量ｍ（単位：質量％）で有する。内部に混合された充填剤Ｆの質量ｍは、７０〜７５質量％であった。反応エンタルピーΔＨは、無機充填剤の充填レベルに応じて、−１５２Ｊ／ｇ〜−１７２Ｊ／ｇで変わる。ピーク温度Ｔ−ピークは、無機充填剤の充填剤含量に応じて、１２５℃〜１４４℃で変わる。結果は、独自の昇温に基づく。第２のＤＳＣの実験操作は、残留反応を示さない。Ｔｇは、ＤＳＣでは現されず、即ちグラフ上で検出されない。
図５Ａおよび５Ｂは、エポキシ樹脂組成物ＥＨ１のレオロジー測定結果を示す。図５Ａは、３つの実施例Ａ１〜Ａ３の、剪断速度Ｓ（単位：１／秒）に対する、２５℃での粘度η（単位：Ｐａｓ・秒）を示す。実施例Ａ１は、６０質量％の無機充填剤Ｆ１を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ１を示す。実施例Ａ２は、６５質量％の無機充填剤Ｆ１を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ１を示す。実施例Ａ３は、７０質量％の無機充填剤Ｆ１を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ１を示す。
図５Ｂは、実施例Ａ１〜Ａ３の、対応する温度Ｔ（単位：℃）における剪断速度Ｓの表を示す。図５Ｂの表は、実施例Ａ１〜Ａ３のチキソトロピー指数ＴＩも示す。図５Ａは、一定の剪断速度Ｓでは、無機充填剤含量が高いエポキシ樹脂組成物ＥＨ１ほど、高い粘度を有することを示す。剪断速度が高くなるほど、特に剪断速度＞４０（１／秒）では、エポキシ樹脂組成物ＥＨ１中の無機充填剤Ｆ１の含量は、粘度に対して著しい影響を及ぼさない。２５℃でのチキソトロピー指数ＴＩは、実施例Ａ１での２から、実施例Ａ３での７．５に増加する。測定は、プレート・コーン（ＣＰ２５−２）で、一定の剪断速度で行った。図５Ｂは、実施例Ａ１〜Ａ３の、５（１／秒）の一定の剪断速度Ｓでの、粘度の温度依存性も示す。温度が高くなるほど、粘度は低くなる。
図６Ａおよび６Ｂは、形態Ａ３〜Ａ７による、エポキシ樹脂組成物ＥＨ１およびＥＨ２のレオロジー測定結果を示す。Ａ３は、図５Ａおよび５Ｂの場合と同じものを示す。Ａ４は、ここでは、割合が７０質量％の無機充填剤Ｆ１を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２を示す。Ａ５は、ここでは、割合が７５質量％の無機充填剤Ｆ１を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２を示す。Ａ６は、ここでは、含量が７５質量％の無機充填剤Ｆ２を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２を示す。Ａ７は、ここでは、含量が７５質量％の無機充填剤Ｆ３を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２を示す。粘度η（単位：Ｐａｓ・秒）は、剪断速度Ｓ（単位：１／秒）の関数として、２５℃で測定した。プレート・コーン（ＣＰ２５−２）を使用した。
図６Ｂは、それぞれの実験結果を示す。実施例Ａ３は、実施例Ａ４に比べ、２５（１／秒）および５０（１／秒）で、より高い粘度を示す。５（１／秒）の剪断速度Ｓで、Ａ４の粘度がＡ３の場合よりも低い。Ａ３のチキソトロピー指数ＴＩは、Ａ４のＴＩよりも３倍大きい。実施例Ａ４およびＡ５は、それらの無機充填剤Ｆ１の含量が異なる。エポキシ樹脂組成物ＥＨ２中の無機充填剤Ｆ１の含量が高いほど、チキソトロピー指数ＴＩも高くなる。詳細には、チキソトロピー指数ＴＩは、充填剤の含量が７０から７５質量％に増加すると、２倍高くなる。
実施例Ａ５〜Ａ７は、異なる無機充填剤Ｆ１〜Ｆ３を含む、同一のエポキシ樹脂組成物ＥＨ２を示し、実施例Ａ５〜Ａ７中の充填剤の含量は一定であり、７５質量％である。表は、充填剤の種類がチキソトロピー指数ＴＩに影響を及ぼすことを示す。無機充填剤Ｆ３を含むＡ７は、実施例Ａ５およびＡ６に比べて最も低いチキソトロピー指数を有する。さらに図６Ｂ中の表は、充填剤１〜３が内部に分散されているエポキシ樹脂組成物ＥＨ２の、２５（１／秒）の一定の剪断速度Ｓにおける２５℃での粘度も示す。
図７Ａおよび７Ｂは、様々な実施例Ａ〜Ｈのレオロジー測定結果を示す。図７Ａは、図１により無機充填剤Ｆ３が導入された、エポキシ樹脂組成物ＥＨ２およびＥＨ３を示す。エポキシ樹脂組成物ＥＨ２は、図２に示される組成を有する。エポキシ樹脂組成物ＥＨ３は、下記の組成を有する。
１．９６．８質量％の脂環式エポキシ樹脂、
２．１質量％のアルコール、
３．１質量％のポリ酪酸ビニル、および
４．１．２質量％のカチオン性促進剤
充填剤含量ｍ（単位：質量％）は、６０質量％〜７７質量％で変わる。図７Ａによれば、実施例Ａ〜Ｈは、２質量％〜１５質量％の異なる二酸化チタン含量ＴｉＯ２を示す。合計充填レベルＧは、７５〜８０質量％である。２５（１／秒）の剪断速度Ｓにおける、２５℃での粘度η（単位：Ｐａｓ／秒）が示される。図７Ｂは、ペーストＡ、Ｇ、およびＨの粘度の、剪断速度依存性を示す。粘度は、ＣＰ２５−２プレート・コーンで測定した。図７Ｃは、ペーストＡ、Ｇ、およびＨの、２５℃でのチキソトロピー化ＴＴを示す。図７Ａ〜７Ｃは、異なる石英充填剤およびＴｉＯ２含量を含むエポキシ樹脂質量のレオロジー挙動を示し、加工中の最適化のヒントと、熱機械的および光学的成型材料挙動を、専門家に提供する。試料Ｆの粘度は、剪断安定ではない。
図８Ａおよび８Ｂは、様々な実施例の熱機械分析結果（ＴＭＡ）を示す。図８Ｂによれば、エポキシ樹脂組成物ＥＨ１またはＥＨ２を使用した。無機充填剤Ｆ１、Ｆ２、またはＦ３は、充填剤Ｆとして、６０〜８０質量％の対応する充填剤含量ｍで使用した。ＣＴＥ１値（単位：ｐｐｍ／Ｋ）およびＣＴＥ２値（単位：ｐｐｍ／Ｋ）を測定した。図８Ａは、７５質量％の充填剤Ｆ３を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２の寸法変化ＤＣ（単位：ｐｐｍ）を、温度Ｔ（単位：℃）の関数として示す。熱機械分析を使用して、ポリマーの膨張挙動を調べて、指定された加熱速度、ここでは３Ｋ／分の加熱速度で、ガラス転移温度よりも低い温度での線形熱膨張係数ＣＴＥ１（単位：ｐｐｍ／Ｋ）、ガラス転移温度よりも高い温度での線形熱膨張係数ＣＴＥ２（単位：ｐｐｍ／Ｋ）を、決定する。無機充填剤は膨張係数を低下させ、したがって熱膨張挙動は、複合材料中の充填剤含量に起因して、広範な要件に適応させることができる。
図９Ａおよび９Ｂは、動的機械分析結果（ＤＭＡ）を示す。図９Ａは、７５質量％の無機充填剤Ｆ１、Ｆ２、またはＦ３を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２の貯蔵弾性率ＳＭ（単位：ＭＰａ）を、温度Ｔ（単位：℃）の関数として示す。曲線９−１は、７５質量％の無機充填剤Ｆ１を含むエポキシ樹脂組成物ＥＨ２を示し、曲線９−２は、無機充填剤Ｆ２を含み、曲線９−３は、無機充填剤Ｆ３を含む。図９Ａは、ｔａｎδを、温度Ｔ（単位：℃）の関数として示す。
図９Ｂは、対応する実験値を示す。ポリマーの熱機械構造挙動は、動的機械分析を用いて調査する。所与の加熱速度および励起周波数（ここでは、３Ｋ／分、１Ｈｚ、引張りモード）で、温度の関数として示される貯蔵弾性率ならびにｔａｎδ（ｔａｎδは、貯蔵および損失弾性率の比である）は、目標とする適用例でのポリマーの熱機械的使用可能性に関する情報を提供する材料特性である。それにより、ｔａｎδｍａｘ（構造的アルファ転移）は、ガラス転移温度Ｔｇと見なされる。図９Ａの曲線および図９Ｂの実験データは、エポキシ樹脂組成物が高いガラス転移温度Ｔｇを有することを示す。さらに、エポキシ樹脂組成物は、温度＞２００℃で、高い弾性係数および高い剛性を有する。
図１０は、一実施形態による種々のエポキシ樹脂組成物の、熱重量分析（ＴＧＡ）の実験データを示す。所与の温度プログラムによる、例えば空気中で１０Ｋ／分での、ある温度での重量損失は、ポリマーの温度安定性に関して同等の結論を可能にする。本発明の場合、３００℃での重量損失ＧＶＴ（単位：パーセント）は低く、１％の重量損失での温度ＴＧＶＴ（単位：℃）は、３２０℃よりも上である。さらに、無機充填剤の種類Ｆ１、Ｆ２、またはＦ３は、短期耐熱性に対して著しい影響を及ぼさないことがわかる。
図１１は、白色ペーストとしての形態Ａ、Ｇ、およびＨにおけるエポキシ樹脂組成物の実験データをまとめたものを示す。表は、合計充填剤レベルＧ（単位：質量％）、３Ｋ／分でのＴＭＡ結果、ＣＴＥ１値（単位：ｐｐｍ／Ｋ）、ＣＴＥ２値（単位：ｐｐｍ／Ｋ）、ＤＭＡ値（張力Ｔ、１Ｈｚ、３Ｋ／分）、即ち、ガラス転移温度Ｔｇ、ｔａｎδｍａｘ、−４０℃、０℃、２０℃、１００℃、２００℃、および２６０℃での貯蔵弾性率ＳＭ（単位：ＭＰａ）、ならびに空気中での１０Ｋ／分でのＴＧＡ値、特にＧＶＴ、即ち３００℃での重量損失（単位：％）およびＴＧＶＴ、即ち、１％の重量損失での温度（単位：℃）を示す。約９０℃および空気下での、表面エミッタによる６０ｍＷ／ｃｍ２でのＵＶＡ曝露を３日行った後、黄変またはチョーキングは検出されなかった。樹脂を１２０℃で１時間、および１６０℃で２時間硬化させた。
図１２Ａ〜１２Ｄは、様々な実施形態における光電子デバイス１００を示す。詳細には、光電子デバイスは、本明細書に記述されるエポキシ樹脂組成物を有する。
図１２Ａによれば、光電子デバイス１００は、リードフレーム１を有する。さらに光電子デバイスは、キャリア５を有する。半導体積層体２が、リードフレーム１上に配置される。詳細には、半導体積層体２は、放射線を放出するように設置される。半導体積層体２は、ハウジング３の凹部６内に配置される。凹部６は、注型剤４で満たすことができる。さらに、注型剤４は、蛍光粒子（本明細書には図示せず）などの追加の粒子を含有していてもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は、ハウジングを形成しまたは成形することもできる。詳細には、ハウジングの壁厚は、≧８０μｍであり、特に、≧６０μｍまたは≧７０μｍである。
図１２Ｂによれば、エポキシ樹脂組成物は、基板７として設計することもできる。半導体積層体２、例えばＬＥＤチップを、基板７上に配置することができる。
図１２Ｃによれば、半導体積層体２は、基板７上に配置することができる。半導体積層体２のすぐ後には、変換素子８を続けることができる。すぐ後に続くとは、詳細には、半導体積層体２と変換素子８との間に他の層または要素が配置されないことを意味する。代替として、変換素子８と半導体積層体２との間に接着剤層があってもよい。変換素子８は、エポキシ樹脂組成物を有することができ、またはそれで形成することができる。さらに、エポキシ樹脂組成物は、蛍光粒子または変換体粒子を含有していてもよい。
図１２Ｄは、一実施形態による光電子デバイス１００を示す。図１２Ｄによれば、変換素子８は、半導体積層体２の放射線放出表面上と、半導体積層体２の側面２上との両方に配置される。
図およびその特徴に関して記述される実施例は、他の実施例により互いに組み合わせることもできるが、これはそのような組合せが図に明確に示されていない場合であってもできることである。さらに、図に関連して記述される実施例は、一般記載による追加のまたは代替の特徴を有していてもよい。
本発明は、実施例の記載によって限定されない。むしろ本発明は、新しい特徴のそれぞれ、および特徴の組合せのそれぞれを含み、これらは詳細には、特許請求の範囲における特徴の組合せのそれぞれを含んでいるが、この特徴またはこの組合せ自体が特許請求の範囲または実施例に明確に示されていない場合であっても含んでいる。
本特許出願は、参照によりその開示が本明細書に組み込まれる独国特許出願第１０ ２０１６ １０２ ６８５．９号の優先権を主張するものである。
Ｆ 充填剤
Ｆ１ 充填剤１
Ｆ２ 充填剤２
Ｆ３ 充填剤３
ρ 密度
ＡＯ 比表面積
ｄ５０ 粒径
ｄｍａｘ 上限粒径または上限粒径値
κ 導電率
ＥＨ エポキシ樹脂
ｍ 充填剤の含量
η 粘度
Ｓ 剪断速度
ＴＩ チキソトロピー指数
ＴＴ チキソトロピー
Ｇ 合計充填レベル
ＳＭ 貯蔵弾性率
ＧＶＴ ３００℃での重量損失
ＴＧＶＴ １％の重量損失での温度
１ リードフレーム
２ 半導体積層体
３ ハウジング
４ 注型剤
５ キャリア
６ 凹部
７ 基板
８ 変換素子
９ 反射素子
１００ 光電子デバイス

Claims (15)

  1. 金属または半金属の酸化物または窒化物である、上限粒径（ｄｍａｘ）が３０μｍ以下の少なくとも１種の無機充填剤（Ｆ）、
    少なくとも１種の脂環式エポキシ樹脂、
    ポリ酪酸ビニル、
    少なくとも１種のカチオン性促進剤
    を含み、一成分系である、エポキシ樹脂組成物。
  2. 前記ポリ酪酸ビニルの平均分子量が、１００００ｇ／ｍｏｌ〜８００００ｇ／ｍｏｌである、
    請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 前記無機充填剤（Ｆ）の比表面積（ＡＯ）が２ｇ／ｃｍ２以上２０ｇ／ｃｍ２以下であり、
    粒径（ｄ５０）が２０μｍ以下であり、上限粒径（ｄｍａｘ）が３０μｍ以下である、
    請求項１または２に記載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 前記無機充填剤（Ｆ）が、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、および酸化ジルコニウムを含む群から選択される、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  5. 無水物を含まず、シリコーンを含まず、および／またはシロキサンを含まない、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  6. 塩素含量が１００ｐｐｍ未満である、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  7. 前記無機充填剤（Ｆ）の含量が、前記エポキシ樹脂組成物の全重量に対して５０質量％〜８５質量％である、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  8. 前記脂環式エポキシ樹脂の含量が、前記エポキシ樹脂組成物の全重量に対して３質量％〜５０質量％である、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  9. 前記エポキシ樹脂組成物の全重量に対して、
    前記ポリ酪酸ビニルの含量が０．１質量％〜１０質量％であり、かつ
    前記カチオン性促進剤の含量が０．１質量％〜３質量％である、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  10. アルコールおよび他のエポキシ樹脂をさらに含み、
    前記アルコールの含量が、前記エポキシ樹脂組成物の全重量に対して０．１質量％〜３質量％である、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  11. 前記カチオン性促進剤がチオラニウム塩である、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  12. ４℃〜１０℃の温度で貯蔵安定性を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  13. 発光ダイオード、光ダイオード、光トランジスタ、光アレイ、光カプラ、ＳＭＤデバイス、およびＳＭＤ対応デバイスからなる群から選択される光電子デバイス（１００）のための、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物の使用。
  14. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を含み、
    前記エポキシ樹脂組成物が、ハウジング（３）、反射素子（９）、注型剤（４）、変換素子（８）、および／または基板（７）として形成される、光電子デバイス（１００）。
  15. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物の製造方法であって、下記の方法ステップを含む、
    Ａ）脂環式エポキシ樹脂を用意するステップ、
    Ｂ）ポリ酪酸ブチルを、５０℃〜８０℃の温度で添加するステップ、
    Ｃ）カチオン性促進剤を、４５℃の最高温度で添加して、マトリックスを生成するステップ、
    Ｄ）ステップＣ）により生成された前記マトリックスを、金属または半金属の酸化物または窒化物である少なくとも１種の無機充填剤（Ｆ）と混合するステップ、および
    Ｅ）ステップＤ）により生成された混合物を、１２０℃〜１９０℃の温度で硬化するステップ
    エポキシ樹脂組成物の製造方法。
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