JP5838636B2 - 熱硬化性樹脂粉末組成物、熱硬化性樹脂タブレット、光半導体素子搭載用基板及び光半導体装置 - Google Patents
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Description
[式中、R0は、炭素数3〜50のアルキレン基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、エポキシ基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基、又は、炭素数3〜500のポリアルキレンエーテル基を示し、M1は、第3周期の金属元素、11族、2族、12族、3族、13族、14族、4族、8族、9族又は10族に属する金属元素を示し、qは1〜4の整数を示す。]
(GPC条件)
ポンプ:L−6200型(株式会社日立製作所製、商品名)
カラム:TSKgel―G5000HXL及びTSKgel−G2000HXL(東ソー株式会社製、商品名)
検出器:L−3300RI型(株式会社日立製作所製、商品名)
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:30℃
流量:1.0mL/分
本実施形態の熱硬化性樹脂粉末組成物は、(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)白色顔料及び(D)撥水性粉末を含有する。以下、本発明の熱硬化性樹脂粉末組成物の構成成分について詳述する。
(A)エポキシ樹脂としては、特に限定されず、光反射用熱硬化性樹脂組成物や電子部品封止用成形材料で一般に使用されているものを用いることができる。ただし、(A)成分は、重量平均分子量(以下、「Mw」と表記する)500〜5000のエポキシ樹脂を含み、Mwが500〜3000のエポキシ樹脂を含むことが好ましい。このようなエポキシ樹脂を含むことで、熱硬化性樹脂粉末組成物の加工装置や成形装置への付着を十分に低減し、機械的強度の高いタブレットを成形することできる。
(B)硬化剤は、重量平均分子量500〜5000の酸無水物硬化剤を含む。
(C)白色顔料としては、公知のものを使用することができ、特に限定されない。(C)白色顔料として、例えば、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム及び無機中空粒子が挙げられる。無機中空粒子としては、例えば、珪酸ソーダガラス、アルミ珪酸ガラス、硼珪酸ソーダガラス、シラス(白砂)が挙げられる。(C)白色顔料として、中でも特に、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム及び炭酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機物を含むことが好ましい。
本実施形態の熱硬化性樹脂粉末組成物は、(D)撥水性粉末を含有することで、硬化前に乾燥粉末の形状をとることができ、室温での加圧成形が可能となる。また、(D)撥水性粉末を含有することで、疎水性の高いタブレットを作製することができる。
(R0−COO)qM1 (I)
(硬化促進剤)
本実施形態の熱硬化性樹脂粉末組成物には、必要に応じて硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては、(A)エポキシ樹脂及び(B)硬化剤の硬化反応を促進させるような触媒機能を有するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物、イミダゾール化合物、有機リン化合物、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、第4級アンモニウム塩が挙げられる。これらの硬化促進剤の中でも、アミン化合物、イミダゾール化合物又は有機リン化合物を用いることが好ましい。
熱硬化性樹脂粉末組成物には、(A)エポキシ樹脂及び(B)硬化剤と、(C)白色顔料との接着性を向上させる観点からカップリング剤を添加することが好ましい。カップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、シランカップリング剤及びチタネート系カップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤としては、一般にエポキシシラン系、アミノシラン系、カチオニックシラン系、ビニルシラン系、アクリルシラン系、メルカプトシラン系及びこれらの複合系が挙げられ、任意の添加量で用いることができる。なお、カップリング剤の配合量は、熱硬化性樹脂粉末組成物全体に対して5質量%以下であることが好ましい。
本実施形態に係る熱硬化性樹脂タブレットは、上記熱硬化性樹脂粉末組成物を加圧成形する工程(打錠工程)により形成される。図2は、熱硬化性樹脂粉末組成物からタブレットを成形する工程を示す概略断面図である。図2の(a)及び(b)に示すように、原料粉末である熱硬化性樹脂粉末組成物を充填するための円筒形状の孔を有する第一の成形型(臼型状成形型)21に、原料粉末24を充填し、当該第一の成形型の円筒形状の孔に密着し、かつ、当該孔から出し入れ可能な大きさを有する円筒状の第二の成形型(杵型状成形型)22,23を用いて原料粉末24を加圧することにより、円筒形状に成形された熱硬化性樹脂粉末組成物25が得られる。加圧成形は、例えば、室温において、5〜50MPa、0.1〜5秒間、0.1〜10トンの加圧条件で行うことができる。
。
本発明の半導体素子搭載用基板は、底面及び壁面から構成される凹部を有し、凹部の底面が光半導体素子搭載部であり、凹部の壁面の少なくとも一部が本発明の熱硬化性樹脂粉末組成物の硬化物からなるものである。図3は、本発明の光半導体素子搭載用基板の一実施形態を示す斜視図である。光半導体素子搭載用基板110は、Ni/Agめっき104が形成された金属配線105と、リフレクター103とを備え、Ni/Agめっき104が形成された金属配線105とリフレクター103とから形成された凹部200を有している。すなわち、凹部200の底面はNi/Agめっき104が形成された金属配線105から構成され、凹部200の壁面はリフレクター103から構成されるものであり、リフレクター103は、上記本発明の熱硬化性樹脂粉末組成物の硬化物からなる成形体である。
本発明の光半導体装置は、上記光半導体素子搭載用基板と、光半導体素子搭載用基板の凹部内に設けられた光半導体素子と、凹部を充填して光半導体素子を封止する封止樹脂部とを備えるものである。
[多価カルボン酸縮合体の作製]
繰り返し単位用モノマーとして、125gの水素化テレフタル酸(東京化成社製)と、両末端用のモノマーとして、126gの水素化−1,2−無水トリメリット酸(三菱ガス化学社製)とを、無水酢酸中で5〜60分にわたって窒素雰囲気下で還流した後、温度を180℃まで上昇させ、窒素気流下、開放系で反応させ、生成した酢酸及び水を留去した。揮発成分が認められなくなったところで、反応容器内を減圧しながら180℃の温度で1〜15時間にわたって溶融縮合し、多価カルボン酸縮合体を得た。得られた多価カルボン酸縮合体のMwは1780であった。
(実施例1〜7)
表1に示した配合比(質量部)に従い金属石鹸以外の材料を配合して混合し、更に金属石鹸を加えて、ミキサーを用いて十分混合した後、ミキシングロールにより所定条件で溶融混練し、冷却した後、25℃において粉砕を行い熱硬化性樹脂粉末を得た。さらにロッキングミキサを用い常温で15分にわたって乾式混合し、熱硬化性樹脂粉末組成物を作製した。
表2に示した配合比(質量部)に従い各材料を配合し、ミキサーを用いて十分混合した後、ミキシングロールにより所定条件で溶融混練し、冷却した後、25℃において粉砕を行い、熱硬化性樹脂粉末組成物を作製した。
外径φ13mmのタブレットを成形できるように加工された成形型を用いて、得られた熱硬化性樹脂粉末組成物を、室温(25℃)、成形圧力2トンで1秒間加圧してタブレットを成形した。タブレット1個当たりの重量は5gとした。成形型の材質は、超硬合金を表面に施した成形型(臼型及び杵型)を使用した。
(タブレット成形性の評価)
タブレット成形時におけるタブレットの成形型(杵型)への張り付きの有無、又はそれによるタブレットの破壊の有無を目視にて観察し、下記基準に基づき評価した。結果を表1及び2に示す。
A:成形型へのタブレットの張り付きがなく、タブレットの破壊がない。
B:成形型へのタブレットの張り付きがある、又は、タブレットの破壊が認められる。
作製したタブレットの外観を目視にて観察し、下記基準に基づき評価した。結果を表1及び2に示す。
A:タブレットのひび割れ無し。
B:タブレットのひび割れ有り。
作製したタブレットの側壁コスレの有無を目視にて観察し、下記基準に基づき評価した。結果を表1及び2に示す。
A:タブレットの側壁コスレ無し。
B:タブレットの側壁コスレあり。
タブレットを1Lポリカップに充填した際のタブレットの変形を観察し、下記基準に基づき評価した。結果を表1及び2に示す。
A:タブレットの変形なし。
B:タブレットの変形が認められる。
タブレットの接触角を液適法により測定することで、タブレット表面の疎水性を評価した。接触角の測定には、協和界面科学社製の固液界面解析システムDROP MASTER 500を用いた。接触角90°以上である場合を疎水性とし、接触角が90°未満である場合、又は、水滴がタブレット内に浸透してしまい接触角が測定できない場合を親水性又は吸水性とした。結果を表1及び2に示す。
*2:脂環式エポキシ樹脂(エポキシ当量181、重量平均分子量2200、ダイセル化学社製、商品名:EHPE3150)
*3:ヘキサヒドロ無水フタル酸(和光純薬工業社製)
*4:テトラ−n−ブチルホスホニウム−o,o−ジエチルホスホロジチエート(日本化学工業社製、商品名:PX−4ET)
*5:トリメトキシエポキシシラン(東レダウコーニング社製、商品名:A−187)
*6:溶融シリカ(電気化学工業社製、商品名:FB−950)
*7:溶融シリカ(電気化学工業社製、商品名:S0−25R)
*8:中空粒子(住友3M社製、商品名:S60−HS)
*9:酸化チタン(堺化学工業社製、商品名:FTR−700)
*10:ジンクステアレート(日油製、商品名:ジンクステアレート)
Claims (9)
- (A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)白色顔料及び(D)撥水性粉末を含有する熱硬化性樹脂粉末組成物であって、
前記(A)エポキシ樹脂は、重量平均分子量500〜5000のエポキシ樹脂を含み、前記(B)硬化剤は、重量平均分子量500〜5000の酸無水物硬化剤を含み、
前記(D)撥水性粉末が、下記式(I)で表される構造を有する金属石鹸である、熱硬化性樹脂粉末組成物。
(R O −COO) q M 1 (I)
[式中、R O は、炭素数3〜50のアルキレン基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、エポキシ基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する1価の有機基、又は炭素数3〜500のポリアルキレンエーテル基を示し、M 1 は、第3周期の金属元素、11族、2族、12族、3族、13族、14族、4族、8族、9族又は10族に属する金属元素を示し、 q は1〜4の整数を示す。] - 前記(D)撥水性粉末が、無色固体である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂粉末組成物。
- 前記M1が、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、スズ、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅又は亜鉛である、請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂粉末組成物。
- 前記(C)白色顔料が、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム及び炭酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機物を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂粉末組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂粉末組成物を加圧成形して得られる、熱硬化性樹脂タブレット。
- 請求項5記載の熱硬化性樹脂タブレットの製造方法であって、
(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤及び(C)白色顔料を溶融混合した後、粉砕して熱硬化性樹脂粉末を得る工程と、
前記熱硬化性樹脂粉末と(D)撥水性粉末とを乾式混合して熱硬化性樹脂粉末組成物を得る工程と、
前記熱硬化性樹脂粉末組成物を加圧成形してタブレットを作製する工程と、
を備える、熱硬化性樹脂タブレットの製造方法。 - 底面及び壁面から構成される凹部を有し、
前記凹部の底面が光半導体素子搭載部であり、前記凹部の壁面の少なくとも一部が請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂粉末組成物の硬化物からなる、光半導体素子搭載用基板。 - 底面及び壁面から構成される凹部を有する光半導体素子搭載用基板の製造方法であって、
前記凹部の壁面の少なくとも一部を、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂粉末組成物をトランスファー成形して形成する工程を備える、光半導体素子搭載用基板の製造方法。 - 請求項7に記載の光半導体素子用基板と、
前記光半導体素子搭載用基板に搭載された光半導体素子と、
前記凹部を充填して前記光半導体素子を封止する封止樹脂部と、
を備える、光半導体装置。
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