JP5417910B2 - ウレタン樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents

ウレタン樹脂組成物及び光半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、透明性、離型性に優れるウレタン樹脂組成物及び光半導体装置に関する。
ウレタン樹脂に用いる内部離型剤としては、高級脂肪酸、脂肪酸エステル、高級アルコールのような合成化合物等がその目的に応じて使われている。
ここで、離型剤が離型効果を十分に発揮するには、樹脂硬化物の表面に離型剤が析出し、金型との界面において作用することが重要である。硬化時に樹脂との相溶性の低い離型剤を添加すれば、樹脂硬化物と金型との界面に離型剤が析出しやすくなる。しかし、樹脂硬化物の表面に析出しなかった成分は、樹脂硬化物中に粒状で存在し、これにより樹脂硬化物が白濁するため、透明性が低下する。
このような問題を解決するために、離型剤成分が樹脂中では均一に分散し、かつ硬化物の表面にも析出するような樹脂組成物が求められている。
例えば特許文献1には、離型性に関与する成分を樹脂組成物に均一に分散するために特定の飽和脂肪酸を離型剤として用いる方法が開示されている。
また、特許文献2には、透明性と離型性の両立を図るために複数のエーテル結合を有する化合物を離型剤として用いる方法が開示されている。
特開2001−234033号公報 特許第2781279号公報
しかしながら、特許文献1等に記載の方法では、離型剤を均一に分散し、かつ適切な離型性を維持しようとするために、多量の離型剤を添加する必要があり、そのことによる硬化物性の低下が大きな問題となる。
また、特許文献2等に記載の方法では、離型性に関与する成分と相溶性に関与する成分との比率を調整することが非常に難しく、さらに通常の離型剤に比べてその離型性が低いという問題がある。
そこで本発明は、透明性、離型性に優れるウレタン樹脂組成物及びその硬化物を用いた光半導体装置を提供することを目的とする。
上記事情に鑑み本発明は、イソシアネート(B)、酸化防止剤(C)、離型剤(D)、及び分散剤(E)を溶融混合して溶融混合物を得る工程と、当該溶融混合物とポリオール(A)とを混合する工程と、を備える方法により得られるウレタン樹脂組成物であって、
離型剤(D)は下記一般式(1)で表される化合物であり、
−COOH …(1)
(但し、式中のRは直鎖状又は分岐鎖状の炭素数7〜28の炭化水素基である。)
分散剤(E)は、重量平均分子量Mwが16000以下の、下記一般式(2)で表される化合物であり、
Figure 0005417910

(Rは、2価の炭化水素基であり、mとnは、正の整数である。但し、m/nの比は、0.6〜0.8である。)
ウレタン樹脂組成物における分散剤(E)の含有量が0.1〜5.0質量%であるウレタン樹脂組成物を提供する。
かかるウレタン樹脂組成物によれば、透明性、離型性に優れる。本発明のウレタン樹脂組成物によりこのような効果が得られる理由は必ずしも明らかでないが、本発明者らは相溶性の高い(B)〜(E)成分を予め溶融混合していることがその一因であると考えている。なお、(B)〜(E)成分に代えて(A)及び(C)〜(E)成分を予め溶融混合した場合には、上記効果を得ることはできない。
ウレタン樹脂組成物における離型剤(D)の含有量は0.1〜5.0質量%であることが好ましい。
本発明は、上記本発明のウレタン樹脂組成物を硬化してなる封止部材を備える光半導体装置を提供する。かかる光半導体装置は、本発明のウレタン樹脂組成物を用いているので、透明性が高い。
本発明によれば、透明性、離型性に優れるウレタン樹脂組成物及びその硬化物を用いた光半導体装置を提供することができる。
本発明の光半導体装置の好適な一例である表面実装型LEDパッケージの模式断面図である。 せん断接着強度の測定装置の概略説明図である。
1…金型片、2…ウレタン樹脂組成物の硬化物、3…棒状の部材、100…樹脂成形体、101…開口部、102…半導体発光素子、103…樹脂部、104…封止体(透明封止樹脂)、105、106…リード、107…ワイア、108…光取り出し面、200…表面実装型LEDパッケージ。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
本発明のウレタン樹脂組成物は、イソシアネート(B)、酸化防止剤(C)、離型剤(D)、及び分散剤(E)を溶融混合して溶融混合物を得る工程と、当該溶融混合物とポリオール(A)とを混合する工程と、を備える方法により得られる。
ポリオール(A)は、2以上のアルコール性水酸基を含む化合物であり、その具体例としては、脂肪族ポリオールや複数の酸素原子を含むポリオールが挙げられ、脂肪族ポリオールが好ましい。脂肪族ポリオールとしては、例えば、トリメチロールプロパン、プロパン−1,2,3−トリオール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオールが挙げられ、中でも3官能以上の脂肪族ポリオールであるトリメチロールプロパン、プロパン−1,2,3−トリオールが好ましい。複数の酸素原子を含むポリオールとしては、例えば、ポリカプロラクトンジオール、ポリカプロラクトントリオール、ポリカーボネートジオール、ポリカーボネートトリオール、ポリエステルジオール、ポリエーテルジオールが挙げられる。特に、官能基数が多いポリオールは、架橋密度が向上するので好ましい。これらのポリオールは、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。
イソシアネート(B)としては、脂環式骨格を持ったイソシアネートが好ましく、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、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)、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シルロヘキシルイソシアネート)、イソプロピリデンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられ、特に1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、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)イソホロンジイソシアネートの3量化体、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンの3量化体が好ましく、複数種類の脂環式ジイソシアネートの混合物であってもよい。
特に、脂環式骨格を持ったイソシアネートは、熱を加えても黄変しないので好ましい。また、イソシアネート(B)は、イソシアネートとポリオールとを、該イソシアネート中の水酸基が該イソシアネート中のイソシアネート基に対して過剰と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であってもよい。
これらのイソシアネートは、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。
本実施形態のウレタン樹脂組成物においては、ポリオール(A)中の水酸基当量Xとイソシアネート(B)中のイソシアネート基当量Yとの比X/Yが0.7〜1.3となるように混合することが好ましく、0.8〜1.1となるように混合することがより好ましい。この比が0.7〜1.3の範囲外であると、硬化物の耐熱性、光学特性、機械特性が低下する傾向にある。
酸化防止剤(C)としては、ヒンダード型フェノール系酸化防止剤が好ましい。上記ヒンダード型フェノール系酸化防止剤としては、例えば、3,9−ビス[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、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ,C7−C9側鎖アルキルエステル、4,4’−ブチリデンビス(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,2’−メチレンビス(6−tert−ブチル−4−メチルフェノール)等が挙げられ、特に3,9−ビス[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]ウンデカンやベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ,C7−C9側鎖アルキルエステルが好ましい。
ウレタン樹脂組成物における酸化防止剤(C)の含有量は、0.05〜5質量%であることが好ましく、特に0.05〜0.3質量%であることが好ましい。酸化防止剤の含有量が0.05質量%未満であると、酸化防止剤としての効果が小さくなる傾向にあり、一方、5質量%より多いと、溶解性の低下や、硬化時での析出が生じる傾向にある。
離型剤(D)は、下記一般式(1)で表される化合物である。
−COOH …(1)
ここで、Rは、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数7〜28の炭化水素基である。このような化合物の具体例としては、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、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、モンタン酸などの飽和脂肪酸やなどのパルミトイル酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、エレオステアリン酸、ネルボン酸等の不飽和脂肪酸が挙げられる。
また、Rの炭化水素基における炭素数は、10〜22個であるとより好ましく、14〜18個であるとさらに好ましい。中でも、主鎖の炭素数が17個のイソステアリン酸は液体であるので、ウレタン樹脂組成物の粘度の点で好ましい。
ウレタン樹脂組成物における離型剤(D)の含有量は、0.1〜5.0質量%であると好ましく、1.0〜4.0質量%であるとより好ましく、2.0〜3.0質量%であるとさらに好ましい。離型剤(D)の含有量が0.1質量%未満であると、離型剤としての効果が小さい傾向があり、5.0質量%を超えると透明性が低下する傾向がある。
分散剤(E)は、重量平均分子量Mwが16000以下の、下記一般式(2)で表される化合物である。
Figure 0005417910
ここで、Rは、2価の炭化水素基であり、mとnは、正の整数である。但し、m/nの比は、0.6〜0.8である。m/nの比が0.6未満であると相溶性が悪く透明性が低下する傾向にあり、0.8を超えると離型性が低下する傾向にある。また、重量平均分子量Mwが16000より大きいと溶解性が低下する傾向にある。
分散剤(E)の添加量は、0.1〜5.0質量%であり、1.0〜4.0質量%であれば好ましく、2.0〜3.0質量%であればより好ましい。分散剤の添加量が0.1質量%未満であると、離型剤(D)を単独で用いた場合に比べて離型性、透明性の向上効果が小さく、5.0質量%を超えると透明性が低下する傾向にある。
上記ウレタン樹脂組成物には、上述の成分以外に、ヒンダードアミン系の光安定剤やリン系の酸化防止剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、有機充填剤、カップリング剤、重合禁止剤、硬化促進剤等を添加することができる。また、成形性の観点から可塑剤、帯電防止剤、難燃剤等を添加してもよい。これらは、ウレタン樹脂硬化物の光透過性を確保する観点から液状であることが好ましいが、固形のものを用いる場合には、光半導体装置に用いる波長以下の粒径を有するものとすることが望ましい。
上記硬化促進剤としては、例えば、ジルコニウムやアルミニウムの有機金属系触媒、ジブチルスズラウレート、DBUのフェノール塩、オクチル酸塩、アミン、イミダゾール等が挙げられるが、着色性の点で、有機金属系触媒、例えば、アルミニウムsec−ブチレート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート等が特に好ましい。
ウレタン樹脂組成物における硬化促進剤の含有量は0〜1.0質量%であることが好ましく、特に0〜0.1質量%であることが好ましい。触媒の添加量が1質量%より多いと、硬化速度が速くなり過ぎ、樹脂の取り扱いが困難になる。また、添加量が多いほど着色し易くなる。
本実施形態のウレタン樹脂組成物は、165℃におけるゲル化時間が25〜200秒であることが好ましい。ゲル時間をこの範囲とすることで、従来の固形トランスファー成形とほぼ同じ成形条件で、液状トランスファー成形による光半導体素子の樹脂封止や光学部材の作製が可能となる。ゲル化時間が25秒より短いと、樹脂組成物溶液が成形金型内の流路を十分に流れ切る前に硬化してしまい、成形物に未充填部位やボイドが発生し易くなる傾向にある。一方、ゲル化時間が200秒を超えると硬化不十分な成型物となってしまう傾向がある。
以上、説明した本実施形態のウレタン樹脂組成物は、その硬化物の光学的透明性が高く、耐熱、耐光着色等の光学特性、機械特性に優れ、発光ダイオード(LED)、フォトトランジスタ、フォトダイオード、固体撮像素子等の光半導体素子用途の封止樹脂として好適である。また、本発明の樹脂組成物を用いることで、液状トランスファー成型により効率良く光半導体素子の樹脂封止を行うことができ、LEDなどの光半導体を生産性よく製造することが可能となる。
図1は、本発明のウレタン樹脂組成物を用いて製造される光半導体装置の好適な一例である表面実装型LEDパッケージの模式断面図である。図1に示す表面実装型LEDパッケージ200は、半導体発光素子102と、本発明のウレタン樹脂組成物を硬化した硬化物からなる封止体(透明封止樹脂)104と、樹脂成形体100とを有する。
樹脂成形体100は、リードフレームから成形した一対のリード105、106を熱硬化性樹脂からなる樹脂部103によりモールドした構造を有する。
樹脂部103には開口部101が形成されており、その中に半導体発光素子102が載置されている。そして、半導体発光素子102を包含するように封止体104により封止されている。半導体発光素子102は、リード106の上にマウントされている。
そして、半導体発光素子102上の電極102aとリード105とが、ワイア107により接続されている。2本のリード105、106を通して半導体発光素子102に電力を供給すると発光が生じ、その発光が封止体104を通して光取り出し面108から取り出される。
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。
なお、以下の実施例においては下記の化合物を用いた。
ポリオール(A1): 分子量が300、水酸価が540(KOH・mg/g)のポリカプロラクトントリオール(ダイセル化学工業製プラクセル303)
ポリオール(A2): トリメチロールプロパン(Perstorp社製)
イソシアネート(B1): 4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(住友バイエルウレタン株式会社製デスモジュールW)
イソシアネート(B2): 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コスモネートNBDI)
イソシアネート(B3): イソホロンジイソシアネートの3量化体であるイソシアヌレート型イソシアネート70質量%の酢酸ブチル溶液(Degussa社製VESTANAT(R)T1890:)
イソシアネート(B4): 脂肪族一級ジイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製タケネート600)
酸化防止剤(C1): 3,9−ビス[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(ヒンダード型フェノール系酸化防止剤:住友化学製スミライザーGA−80)
離型剤(D1): イソステアリン酸(上記一般式(1)において、Rが炭素数18の分岐鎖アルキル基であるもの。高級アルコール工業株式会社製 イソステアリン酸EX)
離型剤(D2): ステアリン酸(上記一般式(1)において、Rが炭素数17の直鎖状アルキル基であるもの。日油株式会社製NAA−173K)
離型剤(D3): モンタン酸エステル(クラリアントジャパン株式会社製Licowax−E)
離型剤(D4): カプリル酸(上記一般式(1)において、Rが炭素数8の直鎖状アルキル基であるもの。花王株式会社製 ルナック8-98)
離型剤(D5): ラウリン酸(上記一般式(1)において、Rが炭素数12の直鎖状アルキル基であるもの。花王株式会社製ルナックL-98)
分散剤(E1): 記一般式(2)において、m/n=0.7、重量平均分子量Mw=9000である化合物(旭化成ワッカー株式会社製 SLJ02)
分散剤(E2): 上記一般式(2)において、m/n=0.8、Mw=6000である化合物(旭化成ワッカー株式会社製 SLJ01)
分散剤(E3): ポリエステル変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製X−22−715)
硬化促進剤(1): ステアリン酸亜鉛
(実施例1)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加え、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部、イソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、及び酸化防止剤(C1)0.1質量部を混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D1)2.0質量部、及び分散剤(E1)2.0質量部を150℃で10分間、加熱溶融させた。その後これを、あわとり練太郎(商品名、株式会社シンキー製)を用いて、2000rpmで3分間攪拌した。また、その後に100℃の湯浴に5分間加熱し、2000rpmで3分間攪拌した。その後に硬化促進剤(1)を0.05質量部加えて、2000rpmで3分間攪拌した。これをC1液とした。
上記ポリオール成分A液14.3質量部及び上記C1液37.8質量部を混合し(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、あわとり錬太郎(商品名、株式会社シンキー製)を用いて減圧脱泡して、実施例1のウレタン樹脂組成物を得た。
(実施例2)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部にイソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、酸化防止剤(C1)0.1質量部を加えて混合した後に、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D2)2.0質量部、及び分散剤(E2)2.0質量部を溶融混合して、その後に硬化促進剤(1)を0.05質量部加えて、C2液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及び上記C2液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、実施例2のウレタン樹脂組成物を得た。
(実施例3)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部、イソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、及び酸化防止剤(C1)0.1質量部を混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D2)2.0質量部、及び分散剤(E2)2.0質量部を溶融混合して、C3液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及び上記C3液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、実施例3のウレタン樹脂組成物を得た。
(実施例6)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部にイソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、酸化防止剤(C1)0.1質量部を加えて混合した後に、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D4)2.0質量部、及び分散剤(E1)2.0質量部を溶融混合して、その後に硬化促進剤(1)を0.05質量部加えて、C2液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及び上記C2液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、実施例6のウレタン樹脂組成物を得た。
(実施例7)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部にイソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、酸化防止剤(C1)0.1質量部を加えて混合した後に、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D5)2.0質量部、及び分散剤(E1)2.0質量部を溶融混合して、その後に硬化促進剤(1)を0.05質量部加えて、C2液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及び上記C2液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、実施例7のウレタン樹脂組成物を得た。
(比較例1)
ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部にイソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、及び酸化防止剤(C1)0.1質量部を加えて混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶した。その後に硬化促進剤(1)0.05質量部を加え、イソシアネート成分P液を調製した。
一方、ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分Aとした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部、上記イソシアネート成分P液69.8質量部、離型剤(D1)2.0質量部、及び分散剤(E1)2.0質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、比較例1のウレタン樹脂組成物を得た。
(比較例2)
ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部、イソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、及び酸化防止剤(C1)0.1質量部を混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、その後に硬化促進剤(1)0.05質量部を加え、イソシアネート成分P液を調製した。
一方、ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
上記ポリオール成分A液、離型剤(D2)2.0質量部、及び分散剤(E2)2.0質量部を溶融混合して、D液とした。
上記イソシアネート成分P液69.8質量部及び上記D液19.4質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、比較例2のウレタン樹脂組成物を得た。
(比較例3)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部、イソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、及び酸化防止剤(C1)0.1質量部を混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D2)2.0質量部と分散剤(E2)10.0質量部を溶融混合して、その後に硬化促進剤(1)0.05質量部を加え、C6液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及び上記C6液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、比較例3のウレタン樹脂組成物を得た。
(比較例4)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部、イソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、及び酸化防止剤(C1)0.1質量部を混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D2)2.0質量部、及び分散剤(E3)2.0質量部を溶融混合して、その後に硬化促進剤(1)0.05質量部を加え、C7液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及びC7液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、比較例4のウレタン樹脂組成物を得た。
(比較例5)
ポリオール(A1)19.7質量部に、ポリオール(A2)10.6質量部を加えて、加熱攪拌し、均一なポリオール成分A液とした。
一方、ポリオール(A2)1.0質量部をイソシアネート(B1)14.4質量部に加え、窒素雰囲気下にて100℃で1時間反応させ、イソシアネート基残存プレポリマーを調製した。
また、上記イソシアネート基残存プレポリマー15.4質量部にイソシアネート(B2)15.1質量部、イソシアネート(B3)39.2質量部、酸化防止剤(C1)0.1質量部を混合後、酢酸ブチルを減圧下で加熱脱溶し、イソシアネート成分P液を調製した。
上記イソシアネート成分P液、離型剤(D3)2.0質量部、及び分散剤(E2)2.0質量部を溶融混合して、その後に硬化促進剤(1)0.05質量部を加え、C8液とした。
上記ポリオール成分A液30.3質量部及びC8液74.3質量部を混合(水酸基当量/イソシアネート基当量の比1.0)、減圧脱泡し、比較例5のウレタン樹脂組成物を得た。
[評価]
実施例1〜3、6、7及び比較例1〜5で得られたウレタン樹脂組成物について、下記の方法でゲル化時間、せん断接着強度、液状トランスファー成型性、及び相溶性を評価した。得られた結果を表1〜3に示す。
(ゲル化時間)
ゲル化時間は、SYSTEM SEIKO製のゲル化試験機を用いて、ホットプレートの温度を165℃に設定し、ウレタン樹脂組成物がゲル化するまでの時間を測定することによって求めた。
(せん断接着強度(せん断離型力))
金型からの離型性は、上記ウレタン樹脂組成物の硬化物を金型上に形成し、その剥離強度を測定して、擬似的に評価した。さらに、離型の持続性評価として、上記の樹脂形成、剥離箇所に、再度、上記ウレタン樹脂組成物の硬化物を形成、測定を繰り返し、5回繰り返した後の強度を求めた。
具体的には、フッ素系皮膜を施した金型片を165℃に加熱し、その上に上記ウレタン樹脂組成物の液滴を滴下して、半径が1.5mmとなる半円球状の硬化物を形成した。滴下5分後に株式会社アークテック製のdayeシリーズ4000を用いて、測定温度:165℃、ツール移動速度:100μm/sでせん断接着強度(せん断離型力)を測定した。
図2は、せん断接着強度の測定装置の概略説明図である。金型片1上に形成されたウレタン樹脂組成物の硬化物2を棒状の部材3により加圧し、硬化物2がはがれた時に部材3によりかけられた力fをせん断接着強度(せん断離型力)とした。
(液状トランスファー成型性(離型性))
液状トランスファー成型の成型条件は、金型温度160〜170℃、射圧4MPa〜15MPa、注入時間15〜60秒、保持時間60〜300秒とした。該成型法で、上記ウレタン樹脂組成物を外形寸法が5.1mm×3.9mm×4.7mmのLEDパッケージに成型して、10ショット目の離型性を評価した。評価基準としては、型開きの際にカル、ランナー、キャビティーの部分に樹脂が引っかかったり、上金型や下金型に樹脂が接着した場合を(×)、樹脂が引っかからず、金型から容易に取り出せた場合を(○)とした。
(透明性(相溶性))
液状トランスファー成型機を用い、金型温度165℃、硬化時間20秒で40×40mm、厚み1mmの試験片を成形し、150℃、3時間で後硬化した。得られた試験片を日立製の分光光度計U−3310を用いて波長460nmの光透過率を測定した。単位は%とし、70%以上のものを(○)、70%以下のものを(×)とした。
Figure 0005417910
Figure 0005417910
Figure 0005417910
本発明のウレタン樹脂組成物は、透明性、離型性に優れ、光半導体の封止に用いるウレタン樹脂組成物として優れた性能を発揮することができる。

Claims (3)

  1. イソシアネート(B)、酸化防止剤(C)、離型剤(D)、及び分散剤(E)を溶融混合して溶融混合物を得る工程と、
    当該溶融混合物と、前記分散剤(E)とは異なるポリオール(A)とを混合する工程と、を備える方法により得られるウレタン樹脂組成物であって、
    前記離型剤(D)は下記一般式(1)で表される化合物であり、
    −COOH …(1)
    (但し、式中のRは直鎖状又は分岐鎖状の炭素数7〜28の炭化水素基である。)
    前記分散剤(E)は、重量平均分子量Mwが16000以下の、下記一般式(2)で表される化合物であり、
    Figure 0005417910
    (Rは、2価の炭化水素基であり、mとnは、正の整数である。但し、m/nの比は、0.6〜0.8である。)
    前記ウレタン樹脂組成物における前記分散剤(E)の含有量が0.1〜5.0質量%であるウレタン樹脂組成物。
  2. 前記ウレタン樹脂組成物における前記離型剤(D)の含有量が0.1〜5.0質量%である、請求項1記載のウレタン樹脂組成物。
  3. 請求項1又は2記載のウレタン樹脂組成物を硬化してなる封止部材を備える光半導体装置。
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