JP5977794B2 - 硬化性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、該硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化してなる、高い耐熱性、耐光性、透明性及び耐クラック性を発揮する硬化物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、該硬化性エポキシ樹脂組成物からなる、高い耐熱性、耐光性、透明性及び耐クラック性を発揮する光半導体封止用樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、該硬化性エポキシ樹脂組成物を使用して光半導体を封止した、高い耐熱性、耐光性、透明性及び耐クラック性を有する光半導体装置を提供することにある。
で表されるモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)と、硬化剤(C)又は硬化触媒(D)とを含むことを特徴とする光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
好ましくは、上記脂環式エポキシ化合物(A)の脂環式エポキシ基がシクロヘキセンオキシド基である。
また好ましくは、前記脂環式エポキシ化合物(A)が下記式(I−1)
さらに、本発明の光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤(E)を含んでいても良い。
また、本発明は、上記光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止した光半導体装置を提供する。
なお、本発明では、脂環式エポキシ化合物(A)と、前記式(1)で表されるモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)と、硬化剤(C)又は硬化触媒(D)とを含むことを特徴とする硬化性エポキシ樹脂組成物についても説明する。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、脂環式エポキシ化合物(A)と、下記式(1)
で表されるモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)と、硬化剤(C)又は硬化触媒(D)とを含むことを特徴とする。本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、必要であれば、さらに硬化促進剤(E)を含んでいても良い。
本発明で用いられる脂環式エポキシ化合物(A)には、(i)脂環を構成する隣接する2つの炭素原子と酸素原子とで構成されるエポキシ基を有する化合物、及び(ii)脂環にエポキシ基が直接単結合で結合している化合物が含まれる。
本発明で用いられるモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)は、下記の一般式(1)で表すことができる。
硬化剤(C)は、エポキシ基を有する化合物を硬化させる働きを有する。本発明における硬化剤(C)としては、エポキシ樹脂用硬化剤として周知慣用の硬化剤を使用することができる。本発明における硬化剤(C)としては、なかでも、25℃で液状の酸無水物であることが好ましく、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸などを挙げることができる。また、例えば、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物などの常温(約25℃)で固体状の酸無水物は、常温(約25℃)で液状の酸無水物に溶解させて液状の混合物とすることで、本発明における硬化剤(C)として使用することができる。
また、本発明においては、硬化触媒(D)として、紫外線照射又は加熱処理を施すことによりカチオン種を発生して、重合を開始させるカチオン触媒を用いることもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤(E)を含んでいてもよい。硬化促進剤(E)は、エポキシ基を有する化合物が硬化剤により硬化する際に、硬化速度を促進する機能を有する化合物である。特に硬化剤(C)と併用することが多い。硬化促進剤(E)としては、周知慣用の硬化促進剤を使用することができ、例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、及びその塩(例えば、フェノール塩、オクチル酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、ギ酸塩、テトラフェニルボレート塩);1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)、及びその塩(例えば、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、4級アンモニウム塩、ヨードニウム塩);ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミンなどの3級アミン;2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール;リン酸エステル、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類;テトラフェニルホスホニウムテトラ(p−トリル)ボレートなどのホスホニウム化合物;オクチル酸スズ、オクチル酸亜鉛などの有機金属塩;金属キレートなどが挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、ゴム粒子を含んでいてもよい。ゴム粒子としては、例えば、粒子状NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、反応性末端カルボキシル基NBR(CTBN)、メタルフリーNBR、粒子状SBR(スチレン−ブタジエンゴム)等が挙げられる。ゴム粒子は、ゴム弾性を有するコア部分と、該コア部分を被覆する少なくとも1層のシェル層とから成る多層構造(コアシェル構造)を有し、表面に脂環式エポキシ樹脂と反応し得る官能基としてヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を有し、平均粒子径が10nm〜500nm、最大粒子径が50nm〜1000nmであるゴム粒子であって、該ゴム粒子の屈折率と当該硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物の屈折率との差が±0.02以内であるゴム粒子で有っても良い。ゴム粒子の配合量としては、必要に応じて適宜調整することができ、例えば、ゴム粒子を分散させたエポキシ樹脂全量に対して、0.5〜30重量%程度、好ましくは、1〜20重量%程度である。ゴム粒子の使用量が0.5重量%を下回ると、耐クラック性が低下する傾向があり、一方、ゴム粒子の使用量が30重量%を上回ると、耐熱性及び透明性が低下する傾向がある。
本発明にかかる硬化性エポキシ樹脂組成物は、上記以外にも、本発明の効果を損なわない範囲内で各種添加剤を使用することができる。添加剤として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの水酸基を有する化合物を使用すると、反応を緩やかに進行させることができる。その他にも、粘度や透明性を損なわない範囲内で、シリコーン系やフッ素系消泡剤、レベリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、界面活性剤、シリカ、アルミナなどの無機充填剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、イオン吸着体、顔料、蛍光体、離型剤などの慣用の添加剤を使用することができる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、温度45〜200℃、好ましくは、100〜190℃、さらに好ましくは、100〜180℃で、硬化時間30〜600分、好ましくは、45〜540分、さらに好ましくは、60〜480分で硬化させることができる。硬化温度と硬化時間が上記範囲下限値より低い場合は、硬化が不十分となり、逆に上記範囲上限値より高い場合、樹脂成分の分解が起きる場合があるので、何れも好ましくない。硬化条件は種々の条件に依存するが、硬化温度が高い場合は硬化時間は短く、硬化温度が低い場合は硬化時間は長く、適宜調整することができる。本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化させることにより耐熱性、透明性、及び耐クラック性などの諸物性に優れた硬化物が得られる。
本発明の光半導体封止用樹脂組成物は、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物からなる。本発明の光半導体封止用樹脂組成物によって光半導体素子を封止することにより、耐熱性、透明性、及び耐クラック性などの諸物性に優れた光半導体装置が得られる。
本発明の光半導体装置は、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止することにより得られる。光半導体素子の封止は、前述の方法で調製された硬化性エポキシ樹脂組成物を所定の成形型内に注入し、所定の条件で加熱硬化して行う。これによって、硬化性エポキシ樹脂組成物によって、光半導体素子が封止されてなる光半導体装置が得られる。硬化温度と硬化時間は、上記と同様にすることができる。
(硬化剤と硬化促進剤と添加剤の混合物、以下C剤と記載する)
C剤として、硬化剤(新日本理化製 リカシッド MH−700):100重量部、硬化促進剤(サンアプロ製 18X):0.5重量部、添加剤(和光純薬工業製 エチレングリコール):1重量部を、自公転式攪拌装置(あわとり練太郎AR−250 シンキー製)を使用して均一に混合し、脱泡してC剤を得た。
(エポキシ樹脂)
モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(四国化成製 MA−DGIC)と脂環式エポキシ化合物(ダイセル化学工業製 セロキサイド2021P)もしくはビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成製 YD−128)を表1に示す配合処方(単位:重量部)に従って混合し、80℃、1時間攪拌することでモノアリルジグリシジルイソシアヌレートを溶解させ、エポキシ樹脂(混合物)を得た。
製造例2にて得たエポキシ樹脂と製造例1にて得たC剤を表1に示す配合処方(単位:重量部)に従って、各成分を自公転式攪拌装置(あわとり練太郎AR−250 シンキー製)を使用して均一に混合し、脱泡して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を図1に示すように光半導体のリードフレーム(InGaN素子、3.5mm×2.8mm)に注型した後、150℃のオーブンで2時間加熱することで、硬化した樹脂で素子を封止した光半導体装置を得た。なお、図1において、100はリフレクター(光反射用樹脂組成物)、101は金属配線、102はLED素子、103はボンディングワイヤ、104は透明封止樹脂を示す。
実施例及び比較例で得られた硬化性エポキシ樹脂組成物ならびに光半導体装置について、以下の方法で評価試験を行った。
実施例及び比較例で得られた光半導体装置の全光束を全光束測定機を用いて測定した。さらに、60℃の恒温槽内で300時間、光半導体装置に40mAの電流を流した後の全光束を測定した。次式から、光度保持率を算出した。結果を表1に示す。
{光度保持率(%)}
={300時間後の全光束(lm)}/{0時間の全光束(lm)}×100
実施例及び比較例の配合処方による硬化前の硬化性エポキシ樹脂組成物を所定の型に注型し、110℃・2時間及び150℃・3時間オーブンで加熱し、厚さ3mmのプレートを作製した。分光光度計を用いて450nmの光線透過率を測定した。結果を表1に示す。
実施例及び比較例で得た光半導体装置に、−40℃・15分及び120℃・15分を1サイクルとした熱衝撃を、熱衝撃試験機を用いて400サイクル行った。その後、クラックの長さをデジタルマイクロスコープ(VHX−900 キーエンス製)を使用して観察し、光半導体装置5個のうち、発生したクラックの長さが90μm以上のものを有する光半導体装置の個数を計測した。結果を表1に示す。
透明性試験において光線透過率が85%以上のもので、耐熱性試験において光度保持率が90%以上、耐クラック性試験においてクラック装置数が0個となったものを総合判定○とした。それ以外のものを×とした。結果を表1に示す。
エポキシ樹脂
CEL2021P: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サンカルボキシレート、ダイセル化学工業製
MA−DGIC:モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、四国化成製
YD−128:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、東都化成製
C剤
リカシッド MH−700:4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸/ヘキサヒドロ無水フタル酸=70/30、新日本理化(株)製
18X:硬化促進剤、サンアプロ製
エチレングリコール:和光純薬工業製
・樹脂硬化オーブン
エスペック社製 GPHH−201
・恒温槽
エスペック社製 小型高温チャンバー ST−120B1
・全光束測定機
米国オプトロニックラボラトリーズ社製 マルチ分光放射測定システム OL771
・分光光度計
島津製作所製 分光光度計 UV−2450
・熱衝撃試験機
エスペック社製 小型冷熱衝撃装置 TSE−11−A
101:金属配線
102:LED素子
103:ボンディングワイヤ
104:透明封止樹脂
Claims (5)
- 脂環式エポキシ化合物(A)と、下記式(1)
[式中、R1及びR2は水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を示す]
で表されるモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)と、硬化剤(C)とを含み、
前記脂環式エポキシ化合物(A)が下記式(I)
[式中、Xは2価の炭化水素基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート基、アミド基、及びこれらが複数個連結した基を示す]
で表される脂環式エポキシ樹脂であり、
脂環式エポキシ化合物(A)の使用量が、脂環式エポキシ化合物(A)とモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)との総量100重量部に対し、50〜90重量部であり、
脂環式エポキシ化合物(A)とモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)との総量が、エポキシ樹脂(エポキシ基を有する化合物)の総量の80wt%以上であることを特徴とする光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物。 - 前記硬化剤(C)が酸無水物である、請求項1記載の光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物。
- さらに、硬化促進剤(E)を含む、請求項1〜3のいずれかの項に記載の光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜4の何れかの光半導体封止用硬化性エポキシ樹脂組成物で光半導体素子を封止した光半導体装置。
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