JP2015101614A - エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[(A)トリアジン誘導体エポキシ樹脂]
本発明で用いられるトリアジン誘導体エポキシ樹脂としては、エポキシ基を有する、好ましくは2〜3個のエポキシ基を有するトリアジン化合物(特に、1,3,5−トリアジン化合物)、特にエポキシ基を2〜3個有するイソシアヌレート環を有する化合物、即ち、イソシアヌレート環を有するエポキシ樹脂が好ましい。このようなイソシアヌレート環を有するエポキシ樹脂は、耐光性や電気絶縁性に優れており、1つのイソシアヌレート環に対して、2個、より好ましくは3個のエポキシ基を有することが望ましい。具体的には、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(α−メチルグリシジル)イソシアヌレート等を用いることができる。
本発明で用いられる(B)成分の酸無水物は、硬化剤として作用するものであり、耐光性を与えるために非芳香族系であり、かつ炭素−炭素二重結合等の不飽和結合を有さないものが好ましく、例えば、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などが挙げられる。これらの酸無水物系硬化剤は、1種を単独で使用してもよく、また2種以上を併用してもよい。
1モルに対して、(A)トリアジン誘導体エポキシ樹脂が有するエポキシ基が1.0〜2.0モル、好ましくは1.2〜1.6モルとなる量である。2.0モルを超える量では硬化不良が生じ、信頼性が低下する場合がある。また、1.0モル未満では未反応の酸無水物硬化剤が硬化物中に残り、揮発分の増加と得られる硬化物の耐湿性を悪化させる場合がある。
このとき、該固体生成物は粉砕等により微粉末状態で用いることが好ましい。該微粉末の粒子径は10μm〜3mmの範囲が好ましい。本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物としては、樹脂成分を上記固体状のプレポリマー(特に微粉末状で)として使用した方が、作業性のよい固体の熱硬化性樹脂として使用できるため、望ましい。
本発明の樹脂組成物では、線膨張係数の低減および流動性の向上を目的に、(C)成分として後述する(E)成分の白色顔料以外の無機充填剤を用いる。この(C)白色顔料以外の無機充填剤としては、例えば、石英ガラス粉末、タルク、溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ケイ素粉末等が挙げられる。中でも、線膨張係数の低減等の観点から、シリカ粉末を用いることが好ましく、特に高充填性および高流動性という観点から、球状溶融シリカ粉末を用いることが好ましい。これら無機充填剤は一種単独でも二種以上併用してもよい。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物に配合される(D)成分の硬化促進剤は、(A)及び(B)成分を硬化させるための縮合触媒である。
この縮合触媒としては、例えば、オクチル酸アミン、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、n−ヘキシルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジシアンジアミド、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール等の塩基性化合物類;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、チタンアセチルアセトナート、アルミニウムトリイソブトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート、モノアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラ(アセチルアセトナート)、ジルコニウムテトラブチレート、コバルトオクチレート、コバルトアセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナート、スズアセチルアセトナート、ジブチルスズオクチレート、ジブチルスズラウレート、オクチル酸亜鉛、安息香酸亜鉛、p−tert−ブチル安息香酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛等の含金属化合物類;ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン等の有機チタンキレート化合物等が挙げられる。これらの中でも、オクチル酸アミン及び2−エチル−4−メチルイミダゾールが好ましい。
なお、(D)硬化促進剤の配合量は、(A)及び(B)成分の熱硬化性エポキシ樹脂を硬化させる触媒としての有効量であれば特に限定されないが、通常は(A)及び(B)成分の合計100質量部に対して0.10〜0.50質量部である。
本発明の熱硬化性エポキシ樹脂組成物に配合される(E)白色顔料は、白色着色剤として、白色度を高めるために配合するものである。この(E)白色顔料としては、組成物に配合して遮蔽効果と白色度を高めるものであれば特に制限はないが、特に、LED用プレモールドパッケージの製造に本発明の組成物を使用する場合には、白色度を高めるために二酸化チタンを白色着色剤として配合することが好ましい。この二酸化チタンの単位格子はルチル型、アナターゼ型のどちらでも構わない。
本発明で用いられる(F)成分の酸化防止剤は、(F1)リン系酸化防止剤と(F2)ヒンダードフェノール系酸化防止剤との組合せである。
(F1)リン系酸化防止剤としては、通常、エポキシ樹脂のリン系酸化防止剤として用いられるものであればその種類に何ら制限はないが、具体的には、トリフェニルホスファイト、フェニルイソデシルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトなどの有機リン系酸化防止剤が例示される。
(F2)ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌル酸、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンのようなフェノール系酸化防止剤などが例示される。
好ましくは、(F1)リン系酸化防止剤がジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、(F2)フェノール系酸化防止剤がテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンである組合せである。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、本発明の目的及び効果を損なわない範囲において、上記(A)〜(F)成分に加えて下記の成分を配合しても差し支えない。
本発明の熱硬化性エポキシ組成物の調製方法としては、例えば、(A)トリアジン誘導体エポキシ樹脂と(B)酸無水物系硬化剤とを〔(A)成分が有するエポキシ基〕/〔(B)成分が有する酸無水物基〕のモル比が1.0〜2.0となる割合で混合した樹脂成分、(C)白色顔料以外の無機充填剤、(D)硬化促進剤、(E)白色顔料、(F1)リン系酸化防止剤及び(F2)ヒンダードフェノール系酸化防止剤を、必要に応じて添加されるその他の添加物、例えば内部離型剤等とともに、所定の割合で配合し、これをミキサー等によって均一に混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等による溶融混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕する方法が挙げられる。この際、(A)成分及び(B)成分は取り扱いの面から、固体生成物としてプレポリマー化して用いることが望ましい。
上記プレポリマー合成の詳細な反応条件としては、上記した(A)成分及び(B)成分を70〜120℃、好ましくは80〜110℃にて4〜20時間、好ましくは6〜15時間反応させる。こうして、軟化点が50〜100℃、好ましくは60〜90℃である固体生成物としてプレポリマーを得る。これを本発明の組成物に配合するには、粉砕等により微粉状化して行うことが好ましい。反応して得られる物質の軟化点が、50℃未満では固体とはならず、100℃を超える温度では組成物として成型の時に必要な流動性が低すぎるおそれがある。
更に、リード部やパッド部が形成されたマトリックスアレー型の金属基板や有機基板上で、LED素子搭載部分のみを空けた状態で本材料を用い一括封止するプレモールドパッケージも本発明の範疇に入る。また、通常の半導体用封止材や車載用各種モジュールなどの封止にも使用することができる。
(A−1):トリアジン誘導体エポキシ樹脂:トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート(TEPIC−S:日産化学(株)製商品名、エポキシ当量100)
(B−1):ヘキサヒドロ無水フタル酸(リカシッドHH:新日本理化(株)製商品名)
(C−1):シリカ;球状溶融シリカ(CS−6103 53C2:(株)龍森製、平均粒径15μm)
(D−1):2−エチル−4−メチルイミダゾール(2E4MZ:四国化成(株)製商品名)
(E−1):二酸化チタン;ルチル型(CR−95:石原産業(株)製商品名、平均粒径0.28μm)
(F1−1):リン系酸化防止剤;ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト(PEP−8:ADEKA(株)製商品名)
(F1−2):リン系酸化防止剤;トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト(IRGAFOS168:チバスペシャリティケミカルズ(株)製商品名)
(F2−1):フェノール系酸化防止剤;1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌル酸(IRGANOX3114:チバスペシャリティケミカルズ(株)製商品名)
(F2−2):フェノール系酸化防止剤;テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(AO−60:ADEKA(株)製商品名)
ステアリルステアレート(SL−900A:理研ビタミン(株)製商品名)
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM−803P:信越化学工業(株)製商品名)
実施例1〜4及び比較例1〜4について、それぞれ表1及び表2に示す割合に従い、原料を配合し、それぞれ樹脂組成物を得た。
なお、(A)及び(B)成分は表1及び表2に示す所定の量で配合し、80℃に6時間加熱することにより、(A)及び(B)成分のプレポリマーを得た。
EMMI−1−66の規格に準じたスパイラルフロー測定用金型を用いて、各樹脂組成物を上記条件でトランスファー成形し、そのときの流動距離(inch)を求めた。
175℃に設定した熱板に各樹脂組成物の測定サンプルを塗布し、硬化が始まるまでの時間をゲルタイム(秒)とした。
EMMI規格に準じた金型を使用して、上記の成形条件で各樹脂組成物から10×4×100mmの試験片を成形し、室温にて曲げ強度を測定した。
各樹脂組成物から直径50mm、厚み3mmの試験片を成形し、その反射率を初期反射率とした。その後、該試験片を、ポストキュアを行った後、150℃、180℃にそれぞれ240時間置いた。240時間後の反射率を測定し、それぞれ150℃耐熱後反射率、180℃耐熱後反射率とした。
Claims (10)
- (A)トリアジン誘導体エポキシ樹脂、
(B)酸無水物系硬化剤、
(C)白色顔料以外の無機充填剤、
(D)硬化促進剤、
(E)白色顔料、及び
(F)酸化防止剤
を含有するエポキシ樹脂組成物において、(F)酸化防止剤として、
(F1)リン系酸化防止剤、及び
(F2)ヒンダードフェノール系酸化防止剤
を含有することを特徴とする光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。 - (F)成分の酸化防止剤として、(A)トリアジン誘導体エポキシ樹脂及び(B)酸無水物系硬化剤の合計100質量部に対し、
(F1)リン系酸化防止剤を0.1質量部以上且つ10.0質量部以下、
(F2)ヒンダードフェノール系酸化防止剤を0.1質量部以上且つ5.0質量部以下、
含有することを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。 - (B)成分の酸無水物系硬化剤が、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸及び/又はヘキサヒドロ無水フタル酸であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- (D)成分の硬化促進剤が、イミダゾール系触媒を含有するものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- (E)成分の白色顔料が、二酸化チタン、チタン酸カリウム、二酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化亜鉛、アルミナ、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びガラス繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- 更に、離型剤を含有するものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- (C)成分の白色顔料以外の無機充填剤がシリカ粉末である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- (F)成分が、(F1)ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイトと(F2)テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンとの組合せである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- 〔(A)成分が有するエポキシ基〕/〔(B)成分が有する酸無水物基〕のモル比が1.0〜2.0となる比である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光半導体装置用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物で形成された反射部(リフレクター)を具備する光半導体装置。
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