JP4808056B2 - 熱硬化性樹脂組成物、該組成物を熱硬化してなる透光性硬化物、該硬化物で封止された発光ダイオード - Google Patents
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Description
さらに本発明は、上記の本発明の透光性樹脂硬化物により発光素子が封止されている発光ダイオードを提供する。本発明の発光ダイオードは、発光素子の主発光ピーク波長が550nm以下であるものであることが好ましい。
また本発明は、主発光ピーク波長が550nm以下である発光素子から発光される光の少なくとも一部を吸収して蛍光を発光することが可能な蛍光物質をさらに含有する上記本発明の熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる透光性樹脂硬化物により発光素子が封止されている発光ダイオードを提供する。
本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂成分として上記式(1)で表されるトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルを含有し、酸無水物系硬化剤成分として上記式(2)で表される水素添加トリメリット酸無水物を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物エポキシ樹脂であり、実質的に硬化促進剤を含有しなくても十分な硬化速度が得られ、しかも耐紫外線性および耐熱性に優れた硬化物を与えることを特徴とする。
水素添加トリメリット酸は、溶解度が無水物に比べ低く取り扱い性が劣るが、水素添加トリメリット酸無水物と同様の自己触媒能を有し、同様の効果が得られる。従って本発明の樹脂組成物は、水素添加トリメリット酸無水物に代えて或いは水素添加トリメリット酸無水物とともに水素添加トリメリット酸を含有せしめてもよい。
なお水素添加トリメリット酸を含有せしめる場合の含量も、上記範囲と同様である。
水素添加トリメリット酸無水物を低粘度の液状酸無水物希釈し、本発明の樹脂組成物の粘度を下げ当該酸無水物由来の取り扱いにくさを著しく改善することができる。
一般に、耐紫外線性に優れるエポキシ樹脂として、各種脂環式エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エポキシ変性テトラメチルジシロキサン、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、トリス(2,3一エポキシプロピル)イソシアヌル酸などがある。本発明者は、それぞれのエポキシ樹脂と水素添加トリメリット酸無水物との化学量論的混合物の樹脂物性を鋭意検討した。その結果、水素添加トリメリット酸無水物を硬化剤として用いることで、それぞれのエポキシ樹脂の耐紫外線性および耐熱安定性が改善されることを確認した。中でもエポキシ樹脂として、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルを用いた場合、硬化物の耐熱安定性が著しく高いことを見出した。すなわち、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルを水素添加トリメリット酸無水物とともに用いることにより、特段の硬化促進剤を用いない場合でも高い耐熱安定性の硬化物が得られる。
特に、プリント基板等の表面上に直接ハンダ接合などにより実装するタイプの表面実装型発光ダイオードの場合には、発光素子を封止する透光性樹脂硬化物の量が、2本の接続用端子が透光性樹脂硬化物から延びるいわゆる砲弾型(またはThrough-hole type)に比べて少なく、かつ発光素子表面から透光性樹脂硬化物の表面までの距離が短い。したがって、透光性樹脂硬化物を薄く形成する場合であっても十分な封止を得ることができ好適に使用することができる。
三菱ガス化学(株)の水素添加トリメリット酸無水物(式(2)の化合物:1.5官能として混合)と、阪本薬品工業(株)のトリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(式(1)の化合物:グリシジル基2〜3個)およびダイセル化学工業(株)の脂環式エポキシ樹脂・セロキサイド2021Pを重量比2:1で混合した混合エポキシ樹脂とを化学量論比がほぼ0.5となるように秤量し、80℃に予備加熱したものを撹拌混合して流動性の樹脂組成物を得た。ついで、樹脂整形型に樹脂組成物を流しこみ、120℃×1時間および150℃×3時間の熱硬化処理を施し、硬化物として2mm厚の無色透明の樹脂プレートを得た。
実施例1に記載の樹脂組成物100重量部に、0.5重量部のBHTを加え、実施例1と同様の手順で、硬化物として2mm厚の無色透明の樹脂プレートを得た。
実施例1に記載の混合エポキシ樹脂に代えて、ジャパンエポキシレジン(株)の水素添加ビスフェノールAジグリシジルエーテル(YX8000:2官能)を用い、実施例1と同様の手順で、硬化物として2mm厚の極わずかに黄色を呈した樹脂プレートを得た。
実施例1に記載の混合エポキシ樹脂に代えて、ダイセル化学工業(株)の脂環式エポキシ樹脂・セロキサイド2021P(2官能)を用い、実施例1と同様の手順で、硬化物として2mm厚の無色透明の樹脂プレートを得た。
実施例1に記載の混合エポキシ樹脂に代えて、ダウ・ケミカル社の脂環式エポキシ樹脂・ERLX-4360(式(7)の化合物:2官能)を用い、実施例1と同様の手順で、硬化物として2mm厚の無色透明の樹脂プレートを得た。
実施例1に記載の混合エポキシ樹脂に代えて、東亜合成(株)の脂環式エポキシ変性テトラメチルジシロキサン(式(8)の化合物、BEP-SI2:2官能)を用い、実施例1と同様の手順で、硬化物として2mm厚の無色透明の樹脂プレートを得た。
新日本理化(株)のメチルヘキサヒドロフタル酸無水物(MH-700:1官能)と、実施例1に記載の混合エポキシ樹脂とを化学量論比がほぼ0.5となるように秤量し、さらに全体100重量部に対し硬化促進剤として日本化学工業(株)製のヒシコーリンPX-4ET0.2重量部を加え、80℃で予備加熱した。その後、撹拌混合して流動性の樹脂組成物を得た。以降は、実施例1と同様の手順で、硬化物として2mm厚の極わずかに黄色を呈した樹脂プレートを得た。
比較例5に記載の混合エポキシ樹脂に代えて、ジャパンエポキシレジン(株)の水素添加ビスフェノールAジグリシジルエーテル(YX8000)を用い、比較例5と同様の手順で、硬化物として2mm厚の極わずかに黄色を呈した樹脂プレートを得た。
比較例5に記載の混合エポキシ樹脂に代えて、ダイセル化学工業(株)の脂環式エポキシ樹脂・セロキサイド2021Pを用い、比較例5と同様の手順で、硬化物として2mm厚の極わずかに黄色を呈した樹脂プレートを得た。
ウシオ電機製SP-V超高圧水銀ランプからの光をカットオフフィルターに通し、350 nm以下の紫外光成分を除去したものを樹脂プレートに集光照射し、目視により黄変が認められるまでの時間でサンプルの耐紫外線性を評価した。サンプル照射面での光照度は5000 mW/cm2、スポット径は 5 mmとした。評価時の雰囲気温度は60℃に設定した。
評価基準
◎:>100時間
○:50〜100時間
△:5〜50時間
×:<5時間
150℃の電気乾燥炉内に樹脂プレートサンプルを48時間放置した後の黄変の程度を目視で評価し、サンプルの耐熱安定性を評価した。
評価基準
◎:変化なし
○:わずかな着色
△: 黄変
×:強い黄変(褐色変)
三菱ガス化学(株)の水素添加トリメリット酸無水物(式(2)の化合物)34重量部、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(式(1)の化合物:グリシジル基2〜3個、SR-TMP)33重量部、ダイセル化学工業(株)のセロキサイド2021P33重量部、フェノール系酸化防止剤BHT0.5重量部をそれぞれ秤量し、80℃に予備加熱したものを撹拌混合して流動性の樹脂組成物を得た。ついで、樹脂整形型およびリードフレーム上に配置された表面実装型発光ダイオードのパッケージに当該樹脂組成物を流しこみ、120℃×1時間および150℃×3時間の熱硬化処理を施し、2mm厚の無色透明の樹脂プレートおよびリードフレームサンプル(表面実装LED)を得た。
三菱ガス化学(株)の水素添加トリメリット酸無水物(式(2)の化合物)40重量部、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(式(1)の化合物:グリシジル基2〜3個、SR-TMP)40重量部、日産化学工業(株)の高純度グレードのトリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌル酸(TEPIC-S)20重量部、フェノール系酸化防止剤BHT0.5重量部をそれぞれ秤量し、120℃に予備加熱したものを撹拌混合して流動性の樹脂組成物を得た。樹脂整形型およびリードフレーム上に配置された表面実装型発光ダイオードのパッケージに当該樹脂組成物を流しこみ、120℃×1時間および150℃×3時間の熱硬化処理を施し、2mm厚の無色透明の樹脂プレートおよびリードフレームサンプル(表面実装LED)を得た。
-40℃および120℃に各30分暴露の熱ショックサイクルを繰り返し、リードフレームサンプルにおいて樹脂のクラックあるいは樹脂−基材間の剥離が初めて認められるサイクル数でサンプルの耐熱ショック性を評価した。
評価基準
◎:>150回
○:50〜150回
△:5〜50回
×:<5回
リードフレームサンプルに硬化前樹脂組成物を開口部が平面となるまで満たし、それを硬化させた時の体積減少に伴う樹脂表面の凹化の有無を目視で評価した。
評価基準
○:体積減少・凹化なし
×:体積減少・凹化あり
実施例1に記載の水素添加トリメリット酸無水物に代えて、水素添加トリメリット酸を用い、実施例1に記載の混合エポキシ樹脂と化学量論比がほぼ0.5となるように秤量し、130℃で予備加熱したものを撹拌混合して流動性の樹脂組成物を得た。ついで、樹脂整形型に樹脂組成物を流しこみ、130℃×1時間および150℃×3時間の熱硬化処理を施し、硬化物として2mm厚の無色透明の樹脂プレートを得た。
得られた樹脂プレートを用いて上記(1)、(2)の耐紫外線性試験および耐熱安定性試験を実施したところ、実施例1と同様の結果が得られた。ただし実施例1では予備加熱温度80℃で流動性の樹脂組成物が得られたのに対し、本実施例では水素添加トリメリット酸の溶解度が低いため、予備加熱温度を約130℃まで上げる必要があった。従って実用的には水素添加トリメリット酸無水物のほうが優れている。
Claims (8)
- 主発光ピーク波長が550nm以下である発光素子から発光される光の少なくとも一部を吸収して蛍光を発光することが可能な蛍光物質を含有する請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる透光性樹脂硬化物。
- 請求項3に記載の熱硬化性樹脂組成物を硬化して得られる透光性樹脂硬化物。
- 請求項4に記載の透光性樹脂硬化物で発光素子が封止されていることを特徴とする発光ダイオード。
- 発光素子の主発光ピーク波長が550nm以下である請求項6に記載の発光ダイオード。
- 発光素子の主発光ピーク波長が550nm以下であり、請求項5に記載の透光性樹脂硬化物で発光素子が封止されていることを特徴とする発光ダイオード。
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