JPS58219781A - 発光ダイオ−ド素子の封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発光ダイオード素子の封止方法に関し、さら
に詳しくは、発光ダイオード素子を特定の硬化性組成物
で被覆し、次いで活性エネルギー線を照射して硬化させ
ることを特徴とする発光ダイオード素子の封止方法に関
する。

従来、発光ダイオード素子を外気の影響から守るために
樹脂封止する方法が提案されている。ここで発光ダイオ
ード素子を封止する方法としては、主としてエポキシ樹
脂等を用いる熱硬化方法が採用されてきた。しかし、従
来のエポキシ樹脂等を用いた封止方法においては、樹脂
を長時間、加熱して硬化（例えば８０℃で４時間、さら
に１２０℃で４時間加熱する二段階硬化方法）させてい
るために生産性に劣り、急速に硬化させた場合には、内
部発熱により温度が急上昇し、しかも硬化収縮が急速に
起るために硬化物に亀裂が入りやすく、信頼性の高い封
止型発光ダイオードを作成することが困難であった。

また、発光ダイオード素子にポリエーテルアクリレート
、エポキシアクリレートおよびウレタンアクリレートな
どのごとき光硬化性樹脂に、エチ　　゛レンゲリコール
ジアクリレートやトリメチロールプロパントリアクリレ
ートのごときアクリレート化合物と光増感剤を配合した
混合物を被覆し、これに紫外線を照射して硬化させ、発
光ダイオ７ド素子を封止する方法も知られている。しか
し、この方法において用いられる混合物のうち、あるも
のは発光ダイオード素子との密着性が不十分であったり
、あるものは経時により着色または光によって劣化した
り、あるものは経時により湿気に基づく劣化が起ったり
して十分満足すべき効果を示すに至っていない。

本発明者らは、上記従来法の欠点を除去すべく種々検討
した結果、封止剤として活性エネルギー線を照射するこ
とによって硬化する性能を有する特定のフッ素化された
アルキル基および／またはアルキレン基を有するアルコ
ールのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル
を含む硬化性組成物を用いることにより、成形操作が簡
単で、さらに成形サイクルを減少させ、かつ生産性と製
品の品質を飛躍的に向上させることができることを見出
し、本発明を完成するにいたった。

即ち、本発明は、発光ダイオード素子を１分子当り少な
くとも２個のエポキシ基を有する化合物にアクリル酸ま
たはンタクリル酸を反応させて１啓られるエポキシアク
＋）ｖ−）（Ａｃｔたは末端に少なくとも２個のアクリ
ロイル基またはメック１ノロイル基を有するポリエステ
ルオリゴマー副、１分子当り少なくとも２個のビニル基
を有する多価ビニルモノマー（Ｃ）およびフッ素化され
たアルキルよび／またはアルキレン基を有するアルコー
ルアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル（Ｄ
）からなる硬化性組成物で被覆し、次いで．活性エネル
ギー線を照射して硬化させることを特徴とする発光ダイ
オード素子の封止方法に関する。

本発明によれば、発光ダイオード素子に被覆したフッ素
化されたアルキレンおよび／またはアルキレン基を有す
るアルコールのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸
エステルを含む硬化性組成物は、活性エネルギー線を照
射することにより、僅か０１秒〜１０分という短時間で
硬化し、ひずみ、亀裂、着色のない、耐湿性にすぐれた
封止型発光ダイオードをバラツキなぐ、確実かつ簡単に
得ることができる。また、封止硬化物の形状も見掛けの
輝度が大きいように、踵状、レンズ状など自由に選択す
ることができる。さらに、封止硬化物に長時間紫外線を
照射しても封止硬化物が黄変することもない。

本発明において使用されるエポキシアクリレート化合物
（Ａ）とは、金属塩またはアミンの存在下に、エピクロ
ルヒドリン・ビスフェノールＡ　ｍ合物、ジシクロペン
タジェンジオキシド、ビニルシクロヘキセンジオキシド
、ジペンテンジオキシド、ジグリシジルエーテルおよび
ジシクロベンタンジオールエポキシドのグリシジルエー
テル等のごとき１分子当り少なくとも２個のエポキシ基
を有する化合物にアクリル酸またはメタクリル酸を反応
させて得られるものである。

末端に少なくとも２個のアクリロイル基またはメタクリ
ロイル基を有するポリエステルオリゴマー（Ｂ）と妹、
多価アルコールと多塩基性酸とを脱水縮合して得られる
分子量２００〜３０００の第１ノゴマーの末端にアクリ
ロイル基またはメック１ノロイル基を結合してつくられ
るものである。多価アルコールの代表例としては、エチ
レンク゛１ノコール、ジエチレングリコール　トリエチ
レンク“１ノコール、ポリエチレングリコール、フロビ
レング−リコール、ジエチレングリコール、トリプロビ
レンク°１ノコール　ポリプロピレングリコール、ブタ
ンジオール　ヘキサンジオール、ネオペンチルレグ１ノ
コール、グリセリンペンタエリスリット、トリメチロー
ルプロパン等があげられる。　多塩基酸の代表例として
は、フタル酸、トリメリット酸、コノ１り酸、アジピン
酸、アゼライン酸、七ノくチン酸、マレイン酸、フマル
酸等があげられる。

オリゴマーの末端が水酸基の場合には、アクリル酸、ア
クリル酸クロリド、メタクリル酸、メタクリル酸クロリ
ドなどと反応させて末端にアク１ノロイル基またはメタ
クリロイル基を有するポリエステルオリゴマー（Ｂ）を
製造する。もしオリコ゛マーの末端がカルボキシル基の
場合には、ヒドロキシアルキルアクリレートまたはヒド
ロキシアルキルメタクリレートなどと反応させて末端に
アクリロイル基またはメタクリロイル基を有するポリエ
ステルオリゴマーｔＪ３）を製造する。

１分子当り少なくとも２個のビニル基を有する多価ビニ
ルモノマー（Ｃ）とは、ジビニルトンゼン、ジビニルト
ルエンなどのごとき芳香族ポリビニル化合物、ジビニル
シクロブタンのごとき環式化合物、エチレングリフール
ジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート
、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレ
ングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジ
アクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレー
ト、ブチレングリコールジアクリレート、トリメチロー
ルプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールト
リアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート
、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレ
ングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコー
ルジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリ
レート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、
ブチレングリコールジメタクリレート、トリメチロール
プロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールト
リメタクリレート、などのごとき脂肪族の多官能（メタ
）アクリレート化合物があげられる。

本発明において使用されるフッ素化されたアルキル基お
よび／またはアルキレン基を有するアルコールのアクリ
ル酸エステルまたはメタクリル酸エステル（Ｄ）とけ、
アルキル基またはアルキレン基の水素の一部または全部
がフッ素によって置換され、かつ１分子中のアルキル基
、アルキレン基またはこれら両基の炭素数の合計が１〜
３ｏであるアルコールのアクリル酸エステルまたはメタ
クリル酸エステルであって、−例としては次の一般式で
表わされる化合物があげられる。

ＣＨＦ２−ＣＦ、−（ＣＦ２）ｎ−（ＣＨ２）ｍ−００
Ｃ−Ｃ＝ＣＨ２ＣＦｓ　−（ＣＦ２）ｎ　−＋ＣＨ２鈷
００Ｃ−Ｃ＝ＣＨ２ＯＲＸ Ｒ’　　　　　　　　　　　　Ｘ Ｒ′Ｘ 上式中、　ｍ−０〜１８、 ｎ＝ｏ〜１８、 Ｒ＝Ｈまたは　ＣＨ３Ｃｏ。

Ｒ’＝Ｈまたは　アルキル基、 Ｘ＝Ｈまたは　ＣＨ３、である。

１分子当り少なくとも２個のエポキシ基を有する化合物
にアクリル酸またはメタクリル酸を反応させて得られる
エポキシアクリレート（Ａｌまブこは末端に少なくとも
２個のアクリロイル基またはメタクリロイル基を有する
ポリエステルオリゴマー（Ｂ）、１分子当り少なくとも
２個のビニル基を有する多価ビニル七ツマ−（Ｃ１およ
びフッ素化されたアルキル基および／またはアルキレン
基を有するアルコールのアクリル酸エステルまたはメタ
クリル酸エステル（Ｄ）の使用割合は、特に制限されな
いが、（ｃｌ成分の使用割合が少なすぎる場合には硬化
物の硬度が不十分であり、一方（Ｃ）成分の使用割合が
多すぎる場合には硬化物が脆くなる。また、（Ｄ）成分
の使用割合が少なすぎると硬化物の耐湿性が十分満足す
べきものでなく、（ｌ成分の使用割合が多すぎると発光
ダイオード素子やリードフレームとの密着性が低下する
欠点を有するため、一般には（Ａ）または（Ｂｌ　：　
（Ｃ１：　（ＤＪ（７）割合は、当量比で１：０１〜２
：００２〜０５であることが好ましい。

硬化性組成物を紫外線で硬化する場合には、光ｉｌ剤と
ｔ、てベンジル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、ベンゾ
インメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル
、メチルオルソベンゾイルベンゾエートおよびチオキサ
ン等が使用される。光増感剤の使用量は、硬化性組成物
の全重量に対して０１〜１０重量％である。

上記のごとき硬化性組成物を用いて発光ダイオードを封
止する方法は、通常の熱硬化法に準じて行なわれる。例
えば、ガラス、セラミック、プラスチック、ゴムなどで
作成した所定形状の型に組成物を入れ、これにリードフ
レームに接合した発光ダイオード素子を浸漬して発光ダ
イオード素子を被覆しそのまま活性エネルギー線を照射
して硬化させた後脱型する方法が採用される。

こごでいう活性エネルギー線とは、ｒ線、Ｘ線、紫外線
および電子線などである。

型の材質は硬化方法によって異なるので一概には決めら
れないが、一般には活性エネルギー線の通過し易い材質
、例えばガラス、セラミック、プラスチック等から選択
される。・型の形状は、発光ダイオードの発光が充分に
利用できるようなもの本発明において使用される発光ダ
イオード素子としては１．いかなるものでもよいが、具
体的にはＧａＰ／ＧａＰ、　　ＧａＡｓ／ＧａＡｓ　　
ＧａＡ／Ａｓ／ＧａＡｓ、ＧａＡｓ／ＧａＡｓ、　　Ｉ
ｎＡｓＰ／１ｎＰ等があげられる。

本発明の方法によれば、短時間で硬化組成物を硬化する
ことができ斎、また着色がなく、発光ダイオード素子と
硬化物との密着性にすぐれ、かつ、ひずみ、亀裂のない
、耐湿性にすぐれた樹脂封止型発光ダイオードを確実に
簡単に得ることができる。また、硬化物に長時間紫外線
を照射しても硬化物が黄変することもない。

本発明の方法によって得られる樹脂封止型発光ダイオー
ドは、ディスプレー、シグナル、光通信用の光源など、
従来の発光ダイオードの用途に使用した場合すぐれた効
果を発揮するものである。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例　１ ビスフェノールＡ・エピクロルヒドリン縮合物をアクリ
ル酸と反応させて得られたエポキシアクリレート１当量
、ペンタエリスリットトリアクリレート０９５当量、次
の構造を有するフッ素化アクリルばエステル００５当量 ＣＦ３−（ＣＦ２）４　ＣＨ２−０−Ｃ’−ＣＨ＝ＣＨ
２をよく混合した後、これに光電感剤としてベンゾイン
イソグロビルエーテルを混合物全重量に対し型状の型に
注入し、充分に脱泡した後、リードフレームに連結した
発光ダイオード素子を浸漬した。

その後、１８０Ｗ高圧水銀灯を用いて型の周囲１５ｃｎ
Ｉの距離から紫外線を照射した。組成物は５硬化物が形
成された。

この硬化物には着色が認められないばがりが、亀裂やひ
ずみもなく、発光ダイオード素子と硬化物とは強固に密
着していた。　また、湿度９０％温度４０℃の雰囲気中
に半年間放置しても性能の劣化は認められなかった。

一方、フッ素化アクリル酸エステルを省略した他は、上
記と同一操作で硬化せしめた硬化物は、湿度９０係、温
度４０℃の半年間の耐湿試験で透明度が失われ、かつ表
面に多くの亀裂が生じた。

実施例　２ グロピレングリコールとアジピン酸とから製造した分子
量１２５０の末端にアクリロイル基を有するポリエステ
ルオリゴマー１当量、トリメチロールプロパントリアク
リレート１２当量、　　次の構造を有するフッ素化アク
リル酸エステル０１当量 をよく混合した後、この組成物をガラスで作ったレンズ
状の型に注入し充分に脱泡した後、リードフレームに連
結した発光ダイオード素子を浸漬した。そののち、窒素
雰囲気中で２　Ｘ　１０’Ｒ／　ｈｒのガンマ線を照射
した。１分間で完全に硬化した。

硬化後、ガラス型より発光ダイオード素子を離型すると
素子上にレンズ状硬化物が形成された。

この硬化物には着色が認められず、亀裂やひずみもなく
、発光ダイオード素子と硬化物とは強固に密着していた
。　また湿度９０％、温度４０℃の雰囲気中に半年間放
置しても性能の劣化は認められなかった。

一方、フッ素化アクリル酸エステルを省略した他は上記
と同一操作で硬化せしめた硬化物は、湿度９０チ、温度
４０℃の半年の耐湿試験で表面が軟くなり、かつ全体に
透明性が失われた。

特許出願人　昭和電工株式会社 代理人　弁理士菊地精−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光ダイオード素子を１分子当り少なくとも２個のエポ
   キシ基を有する化合物にアクリル酸またはメタクリル酸
   を反応させて得られるエポキシアクリレート（Ａ）また
   は末端に少なくとも２個のアクリロイル基またはメタク
   リロイル基を有するポリエステルオリゴマー（Ｂ）、１
   分子当り少なくとも２個のビニル基を有する多価ビニル
   モノマー（Ｃ）およびフッ素化されたアルキル基および
   ／またはアルキレン基を有するアルコールのアクリル酸
   エステルまたはメタクリル酸エステル（ＤＪからなる硬
   化性組成物で被覆し、次いで活性エネルギー線を照射し
   て硬化させることを特徴とする発光ダイオード素子の封
   止方法。