JP2017155145A - 光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】良好な光学特性、及び耐クラック性を兼ね備える硬化物を与える光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物の提供。【解決手段】脂環式エポキシ化合物(A)(ただし、シロキサン誘導体(C)に該当するものを除く)と、特定部位に同一又は異なって、H又はC1〜8のアルキル基を有してもよい特定のモノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)と、式(IV−1)で表されるシロキサン誘導体(C)とを含む硬化性エポキシ樹脂組成物[Raは夫々独立にエポキシ基を含有する基又はアルキル基;但し、Raの少なくとも1つはエポキシ基を含有する基;nは1〜1000の整数]【選択図】なし

Description

本発明は、光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物、該光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物、該硬化物を含む光半導体装置に関する。
近年、光半導体装置の高出力化が進んでおり、光半導体装置に用いられる樹脂としては、良好な光学特性(例えば、透明性、光反射性)や耐クラック性を与える硬化物を形成可能な樹脂が求められている。
光半導体装置においては、光半導体素子の保護などを目的として、これを被覆する封止材として上記の樹脂の硬化物が用いられることがある。この様な封止材には、光半導体素子から発せられる光や熱によって封止材の着色が進行することで、本来出力されるべき光が吸収されてしまい、その結果、光半導体装置から出力される光の光度が経時で低下するという問題が生じていた。
また、光半導体装置における基板(光半導体素子搭載用基板)には、光半導体素子から発せられる光の取り出し効率を高めるため、光を反射させるための部材(光反射用材;リフレクター)として上記の樹脂の硬化物が用いられることがある。この様な光反射用材には、高い光反射性を有することが求められるが、封止材と同様に光半導体素子から発せられる光や熱により光反射性が経時で低下し、その結果、光半導体装置から出力される光の光度が経時で低下するという問題が生じていた。
これまで、硬化物に良好な光学特性を付与する樹脂組成物として、モノアリルジグリシジルイソシアヌレートとビスフェノールA型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物が知られている(特許文献1参照)。しかしながら、これらの組成物(硬化物)を封止材や光反射用材として用いても、高出力の光半導体装置から出力される光の光度は経時で低下してしまうことから、光学特性を付与する樹脂組成物としては十分なものではなかった。
また、硬化物に良好な光学特性を付与する樹脂として、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、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とε−カプロラクトンの付加物、1,2,8,9−ジエポキシリモネン等の脂環骨格を有する液状の脂環式エポキシ樹脂が知られている。しかし、これらの脂環式エポキシ樹脂の硬化物は各種応力に弱く、冷熱サイクル(加熱と冷却を周期的に繰り返すこと)のような熱衝撃が加えられた場合に、クラック(ひび割れ)が発生する等の問題が生じていた。
また、光半導体装置は、はんだ付けにより光半導体装置の電極を配線基板に接合するためのリフロー工程を経るのが一般的であるが、近年、接合材としてのはんだとして、融点の高い無鉛はんだが使用されるようになってきており、リフロー工程での加熱処理がより高温(例えば、ピーク温度が240〜260℃)になってきている。このような状況下、従来の光半導体装置では、リフロー工程での加熱処理により封止材が光半導体装置のリードフレームから剥離したり、封止材や光反射用材(リフレクター)にクラックが生じたりする等の劣化の問題が生じていた。
このため、光半導体装置における封止材や光反射用材(リフレクター)には、良好な光学特性に加え、熱衝撃が加えられた場合にもクラックが生じにくい特性(「耐熱衝撃性」と称する場合がある)、及びリフロー工程において加熱処理された際にもクラックや剥離が生じにくい特性(このような特性を「耐リフロー性」と称する場合がある)が求められている。なお、耐熱衝撃性と、耐リフロー性とをまとめて「耐クラック性」と称する場合がある。
このため、光半導体装置(特に、高出力、高輝度の光半導体素子を備えた光半導体装置)から出力される光の光度低下を抑制し(つまり、良好な光学特性を有し)、かつ高い耐クラック性を兼ね備えた樹脂組成物が求められているのが現状である。
特開2000−344867号公報
従って、本発明の目的は、良好な光学特性及び耐クラック性を兼ね備える硬化物を与える光学材料用硬化性エポキシ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、良好な光学特性及び耐クラック性を兼ね備え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、良好な光学特性及び耐クラック性を兼ね備える硬化物を含む光半導体装置を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の脂環式エポキシ化合物と、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物、及びシロキサン誘導体を含む光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物が、良好な光学特性及び耐クラック性を兼ね備える硬化物を与えることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、脂環式エポキシ化合物(A)(ただし、シロキサン誘導体(C)に該当するものを除く)と、下記式(III−1)
Figure 2017155145

[式中、R4及びR5は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数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、下記式(IV−1)
Figure 2017155145

[式中、2n個のRaは、互いに同一又は異なって、エポキシ基を含有する基、又はアルキル基を示す。ただし、Raの少なくとも1つはエポキシ基を含有する基である。nは、1〜1000の整数を示す。]
で表されるシロキサン誘導体(C)とを含むことを特徴とする光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
また、前記脂環式エポキシ化合物(A)の脂環エポキシ基がシクロヘキセンオキシド基である前記光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
また、前記脂環式エポキシ化合物(A)が下記式(I−1)
Figure 2017155145

で表される化合物である前記光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
また、さらに白色顔料(G)及び無機充填剤(H)を含む前記光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
また、さらに硬化剤(D)及び硬化促進剤(E)を含むか、又は、硬化触媒(F)を含む前記光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
また、光半導体封止用樹脂組成物であるか、又は光反射用樹脂組成物である前記光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。
また、前記光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物を提供する。
また、前記硬化物を含む光学部材を提供する。
また、前記硬化物により光半導体素子が封止された光半導体装置を提供する。
また、前記硬化物からなるリフレクターを少なくとも備えることを特徴とする光半導体装置を提供する。
本発明の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物は上記構成を有するため、樹脂組成物を硬化させることにより、良好な光学特性、及び耐クラック性を兼ね備える硬化物を得ることができる。特に、光半導体封止用途として用いた場合にあっては、光学特性として、高い透明性を有する硬化物を得ることができ、光反射用途として用いた場合にあっては、高い光反射性を有する硬化物を得ることができる。
また、本発明の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物により光半導体素子が封止された光半導体装置は、良好な光学特性及び耐クラック性を発揮し、特に、高い透明性を有し、経時で光度が低下しにくく、優れた品質性、及び耐久性を発揮できる。また、本発明の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物からなるリフレクターを備える光半導体装置は、良好な光学特性及び耐クラック性を発揮し、特に、高い光反射性を有すると共に経時で光反射性が低下しにくく、優れた品質及び耐久性を発揮できる。特に、本発明の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物は、高出力、高輝度の光半導体素子を備えた光半導体装置の封止材や光反射用材(リフレクター)として用いた場合であっても、該光半導体装置の経時での光度低下を抑制できる。
本発明の光半導体装置における光半導体素子搭載用基板の一例を示す概略図である。左側の図(a)は斜視図であり、右側の図(b)は断面図である。 本発明の光半導体装置の一例を示す概略図(断面図)である。 本発明の光半導体装置の他の一例を示す概略図(断面図;ヒートシンクを有する場合)である。 本発明の光半導体装置の他の一例を示す概略図(ヒートシンク(放熱フィン)を有する場合)である。左側の図(a)は上面図であり、右側の図(b)は(a)におけるA−A'断面図である。
<光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物>
本発明の光学材料用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、前記式(III−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、前記式(IV−1)で表されるシロキサン誘導体(C)を含むことを特徴とする。また、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、さらに硬化剤(D)、硬化促進剤(E)、硬化触媒(F)、白色顔料(G)、無機充填剤(H)を含んでいても良い。つまり、脂環式エポキシ化合物(A)、前記式(III−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)、前記式(IV−1)で表されるシロキサン誘導体(C)、硬化剤(D)、及び硬化促進剤(E)を含む光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物であっても良いし、また、脂環式エポキシ化合物(A)、前記式(III−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)、前記式(IV−1)で表されるシロキサン誘導体(C)、及び硬化触媒(F)を含む光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物であっても良いし、さらに白色顔料(G)、及び無機充填剤(H)を含む光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物であっても良い。
なお、本発明の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物を、単に、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物と称することがある。また、式(III−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)を単に「イソシアヌレート化合物(B)」と称することがある。また、式(IV−1)で表されるシロキサン誘導体(C)を単に「シロキサン誘導体(C)」と称することがある。
[脂環式エポキシ化合物(A)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の必須成分である脂環式エポキシ化合物(脂環式エポキシ樹脂)(A)は、分子内(一分子中)に脂環(脂肪族炭化水素環)構造とエポキシ基(オキシラニル基)とを少なくとも有する化合物であり、公知乃至慣用の脂環式エポキシ化合物を使用することができる。ただし、脂環式エポキシ化合物(A)からはシロキサン誘導体(C)に該当するものが除かれる。脂環式エポキシ化合物(A)としては、より具体的には、例えば、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(脂環エポキシ基)を有する化合物(「化合物(A−1)」と称する場合がある)、脂環に直接単結合で結合しているエポキシ基を有する化合物(「化合物(A−2)」と称する場合がある)が挙げられる。
前記の化合物(A−1)としては、分子内に脂環エポキシ基を1つ以上有する公知乃至慣用の化合物を使用することができ、特に限定されない。上記脂環エポキシ基としては、硬化物の光学特性の観点から、シクロヘキセンオキシド基が好ましい。特に、化合物(A−1)としては、硬化物の光学特性の観点から、分子内に2つ以上のシクロヘキセンオキシド基を有する化合物が好ましく、より好ましくは下記式(I)で表される化合物である。
Figure 2017155145
式(I)中、Xは単結合又は連結基(1以上の原子を有する二価の基)を示す。上記連結基としては、例えば、二価の炭化水素基、炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエポキシ化されたアルケニレン基(「エポキシ化アルケニレン基」と称する場合がある)、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等が挙げられる。なお、式(I)におけるシクロヘキサン環(シクロヘキセンオキシド基)を構成する炭素原子の1以上には、アルキル基等の置換基が結合していてもよい。
式(I)中のXが単結合である化合物としては、(3,4,3',4'−ジエポキシ)ビシクロヘキシル等が挙げられる。
上記二価の炭化水素基としては、炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基、二価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等が挙げられる。上記二価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)等が挙げられる。
上記炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエポキシ化されたアルケニレン基(エポキシ化アルケニレン基)におけるアルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基、ブタジエニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、ヘプテニレン基、オクテニレン基等の炭素数2〜8の直鎖又は分岐鎖状のアルケニレン基等が挙げられる。特に、上記エポキシ化アルケニレン基としては、炭素−炭素二重結合の全部がエポキシ化されたアルケニレン基が好ましく、より好ましくは炭素−炭素二重結合の全部がエポキシ化された炭素数2〜4のアルケニレン基である。
上記Xにおける連結基としては、特に、酸素原子を含有する連結基が好ましく、具体的には、−CO−、−O−CO−O−、−COO−、−O−、−CONH−、エポキシ化アルケニレン基;これらの基が複数個連結した基;これらの基の1又は2以上と二価の炭化水素基の1又は2以上とが連結した基等が挙げられる。二価の炭化水素基としては上記で例示したものが挙げられる。
上記式(I)で表される化合物の代表的な例としては、下記式(I−1)〜(I−10)で表される化合物、2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)プロパン、1,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタン、1,2−エポキシ−1,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル等が挙げられる。なお、下記式(I−5)、(I−7)中のl'、m'は、それぞれ1〜30の整数を表す。下記式(I−5)中のRは炭素数1〜8のアルキレン基であり、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基等の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。これらの中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基等の炭素数1〜3の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。下記式(I−9)、(I−10)中のn1〜n6は、それぞれ1〜30の整数を示す。
Figure 2017155145

Figure 2017155145
化合物(A−2)としては、例えば、下記式(II)で表される化合物(エポキシ樹脂)が挙げられる。
Figure 2017155145
上記式(II)中、R1はp価の有機基を示す。pは、1〜20の整数を示す。p価の有機基としては、例えば、後述のp個のヒドロキシ基を有する有機化合物の構造式からp個のヒドロキシ基を除いて形成された構造を有するp価の有機基等が挙げられる。
式(II)中、qは、1〜50の整数を示す。なお、pが2以上の整数の場合、複数のqは同一であってもよいし、異なっていてもよい。式(II)におけるqの和(総和)は、3〜100の整数である。
式(II)中、R2は、式中に示されるシクロヘキサン環上の置換基であり、下記式(IIa)〜(IIc)で表される基のいずれかを示す。上記シクロヘキサン環上のR2の結合位置は特に限定されないが、通常、酸素原子と結合するシクロヘキサン環の2つの炭素原子の位置を1位、2位とした場合、4位又は5位の炭素原子である。また、式(II)で表される化合物が複数のシクロヘキサン環を有する場合、それぞれのシクロヘキサン環におけるR2の結合位置は同一であってもよいし、異なっていてもよい。式(II)におけるR2の少なくとも1つは、式(IIa)で表される基(エポキシ基)である。なお、式(II)で表される化合物が2以上のR2を有する場合、複数のR2は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Figure 2017155145

Figure 2017155145

Figure 2017155145
式(IIc)中、R3は、水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基、又は置換若しくは無置換のアリールカルボニル基を示す。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜20の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基等が挙げられる。上記アルキルカルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基(アセチル基)、エチルカルボニル基、n−プロピルカルボニル基、イソプロピルカルボニル基、n−ブチルカルボニル基、イソブチルカルボニル基、s−ブチルカルボニル基、t−ブチルカルボニル基等の炭素数1〜20の直鎖又は分岐鎖状のアルキル−カルボニル基等が挙げられる。上記アリールカルボニル基としては、例えば、フェニルカルボニル基(ベンゾイル基)、1−ナフチルカルボニル基、2−ナフチルカルボニル基等の炭素数6〜20のアリール−カルボニル基等が挙げられる。
上述のアルキル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基が有していてもよい置換基としては、例えば、炭素数0〜20(より好ましくは炭素数0〜10)の置換基等が挙げられる。上記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシ基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基等のアルコキシ基(好ましくはC1-6アルコキシ基、より好ましくはC1-4アルコキシ基);アリルオキシ基等のアルケニルオキシ基(好ましくはC2-6アルケニルオキシ基、より好ましくはC2-4アルケニルオキシ基);アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基等のアシルオキシ基(好ましくはC1-12アシルオキシ基);メルカプト基;メチルチオ基、エチルチオ基等のアルキルチオ基(好ましくはC1-6アルキルチオ基、より好ましくはC1-4アルキルチオ基);アリルチオ基等のアルケニルチオ基(好ましくはC2-6アルケニルチオ基、より好ましくはC2-4アルケニルチオ基);カルボキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基(好ましくはC1-6アルコキシ−カルボニル基);アミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のモノ又はジアルキルアミノ基(好ましくはモノ又はジ−C1-6アルキルアミノ基);アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基等のアシルアミノ基(好ましくはC1-11アシルアミノ基);エチルオキセタニルオキシ基等のオキセタニル基含有基;アセチル基、プロピオニル基等のアシル基;オキソ基;これらの2以上が必要に応じてC1-6アルキレン基を介して結合した基等が挙げられる。また、上述のアリールカルボニル基が有していてもよい置換基としては、さらに、上記置換若しくは無置換のアルキル基、上記置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基も挙げられる。
式(II)で表される化合物におけるR2の全量(100モル%)に対する、式(IIa)で表される基(エポキシ基)の割合は、特に限定されないが、40モル%以上(例えば、40〜100モル%)が好ましく、より好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上である。上記割合が40モル%以上であると、硬化物の光学特性(特に、透明性や光反射性)や、機械特性等がより向上する傾向がある。なお、上記割合は、例えば、1H−NMRスペクトル測定や、オキシラン酸素濃度測定等により算出することができる。
式(II)で表される化合物は、特に限定されないが、例えば、分子内にp個のヒドロキシ基を有する有機化合物[R1(OH)p]を開始剤として(即ち、当該化合物のヒドロキシ基(活性水素)を出発点として)、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン(3−ビニル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン)を開環重合(カチオン重合)させ、その後、酸化剤によりエポキシ化することによって製造される。
上記分子内にp個のヒドロキシ基を有する有機化合物[R1(OH)p]としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール等の脂肪族アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ネオペンチルグリコールエステル、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、水添ビスフェノールS等の多価アルコール;ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル部分加水分解物、デンプン、アクリルポリオール樹脂、スチレン−アリルアルコール共重合樹脂、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリプロピレンポリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリカーボネートポリオール類、ヒドロキシ基を有するポリブタジエン、セルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系ポリマー等のヒドロキシ基を有するオリゴマー又はポリマー等が挙げられる。
上記1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンは、公知乃至慣用の方法により製造でき、特に限定されないが、例えば、ブタジエンの二量化反応によって得られる4−ビニルシクロヘキセンを、過酢酸等の酸化剤を使用して部分エポキシ化することによって得られる。また、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンとしては、市販品を使用することもできる。
また、上記酸化剤としては、過酸化水素や有機過酸等の公知乃至慣用の酸化剤を使用することができ、特に限定されないが、例えば、有機過酸としては、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、トリフルオロ過酢酸等が挙げられる。中でも、過酢酸は工業的に安価に入手可能であり、かつ安定度も高いため、好ましい。
なお、前記の開環重合及びエポキシ化は、より具体的には、例えば、特開昭60−161973号公報等に記載の周知慣用の方法に従って実施することができる。
式(II)で表される化合物の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量は、特に限定されないが、300〜100000が好ましく、より好ましくは1000〜10000である。重量平均分子量が300以上であると、硬化物の光学特性や機械強度が向上する傾向がある。一方、重量平均分子量が100000以下であると、粘度が高くなり過ぎず成型時の流動性を低く維持しやすい傾向がある。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定される。
式(II)で表される化合物のエポキシ基の当量(エポキシ当量)は、特に限定されないが、50〜1000が好ましく、より好ましくは100〜500である。エポキシ当量が50以上であると、硬化物が脆くなりにくい傾向がある。一方、エポキシ当量が1000以下であると、硬化物の機械強度が向上する傾向がある。なお、エポキシ当量は、JIS K7236:2001に準じて測定される。
脂環式エポキシ化合物(A)としては、硬化物の光学特性(特に透明性及び光反射性)の観点から、化合物(A−1)、化合物(A−2)が好ましい。中でも、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、光学特性(特に透明性及び光反射性)の観点から、化合物(A−1)を少なくとも含むことが好ましく、さらに化合物(A−2)を含むことがより好ましい。また、化合物(A−1)としては、硬化物の光学特性、及び耐クラック性の観点から、上記式(I−1)で表される化合物[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;例えば、商品名「セロキサイド2021P」((株)ダイセル製)]が特に好ましい。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において脂環式エポキシ化合物(A)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、脂環式エポキシ化合物(A)は、公知乃至慣用の方法により製造することもできるし、例えば、商品名「セロキサイド2021P」、「セロキサイド2081」(以上、(株)ダイセル製)等の市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物における脂環式エポキシ化合物(A)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1〜80重量%が好ましく、より好ましくは0.5〜75重量%、さらに好ましくは1.0〜70重量%である。脂環式エポキシ化合物(A)を上記範囲内で使用することにより、硬化物の光学特性、及び耐クラック性が向上する傾向がある。なお、本明細書において、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれる各成分(例えば、脂環式エポキシ化合物(A)、イソシアヌレート化合物(B)、シロキサン誘導体(C)、硬化剤(D)、硬化促進剤(E)、硬化触媒(F)、白色顔料(G)、無機充填剤(H)等)の含有量は、それぞれ、合計が100重量%以下となるように、記載の範囲内から適宜選択することができる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対する脂環式エポキシ化合物(A)の割合は、特に限定されないが、例えば、1〜90重量部が好ましく、より好ましくは3〜80重量部、さらに好ましくは5〜70重量部である。脂環式エポキシ化合物(A)を上記範囲内で使用することにより、硬化物の光学特性、及び耐クラック性が向上する傾向がある。なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物とは、例えば、脂環式エポキシ化合物(A)、イソシアヌレート化合物(B)、シロキサン誘導体(C)、及び後述のその他のエポキシ化合物等を指す。
[モノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物(B)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の必須成分であるイソシアヌレート化合物(B)は、下記式(III−1)で表される化合物である。硬化性エポキシ樹脂組成物がイソシアヌレート化合物(B)を含むことにより、特に硬化物の耐クラック性が向上する傾向がある。
Figure 2017155145
上記式(III−1)中、R4及びR5は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。炭素数1〜8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜3の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
上記イソシアヌレート化合物(B)の代表的な例としては、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、1−アリル−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ジグリシジルイソシアヌレート、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。
なお、上記イソシアヌレート化合物(B)は、アルコールや酸無水物等のエポキシ基と反応する化合物を加えてあらかじめ変性して用いることもできる。
なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物においてイソシアヌレート化合物(B)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。なお、イソシアヌレート化合物(B)としては、例えば、「DA−MGIC」(四国化成工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物におけるイソシアヌレート化合物(B)の使用量(配合量)は、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.5〜60重量%が好ましく、より好ましくは1.0〜40重量%、さらに好ましくは2.0〜30重量%である。イソシアヌレート化合物(B)を上記範囲内で使用することにより、硬化物の光学特性、及び耐クラック性が向上する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物におけるイソシアヌレート化合物(B)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、1〜80重量部が好ましく、より好ましくは3〜50重量部、さらに好ましくは5〜30重量部である。イソシアヌレート化合物(B)を上記範囲内で使用することにより、硬化物の光学特性、及び耐クラック性が向上する傾向がある。
[シロキサン誘導体(C)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の必須成分であるシロキサン誘導体(C)は、下記式(IV−1)で表されるシロキサン誘導体である。硬化性エポキシ樹脂組成物がシロキサン誘導体(C)を含むことにより、硬化物の光学特性、及び耐クラック性(特に耐熱剥離性)が向上する傾向がある。
Figure 2017155145
式(IV−1)中、2n個のRaは、互いに同一又は異なって、エポキシ基を含有する基、又はアルキル基を示す。ただし、Raの少なくとも1つはエポキシ基を含有する基である。前記のエポキシ基を含有する基は、エポキシ基(オキシラン環)を少なくとも1つ含む基であり、例えば、アルケニル基等の炭素−炭素不飽和二重結合を有する直鎖又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が有する少なくとも1つの二重結合がエポキシ化された基や、炭素−炭素不飽和二重結合を有する環状の脂肪族炭化水素基(例えば、シクロアルケニル基;シクロヘキセニルエチル基等のシクロアルケニルアルキル基等)が有する少なくとも1つの二重結合がエポキシ化された基等が挙げられる。より具体的には、例えば、1,2−エポキシエチル基(エポキシ基)、1,2−エポキシプロピル基、2,3−エポキシプロピル基(グリシジル基)、2,3−エポキシ−2−メチルプロピル基(メチルグリシジル基)、3,4−エポキシブチル基、3−グリシジルオキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル基、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基等が挙げられる。上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基等の炭素数1〜20の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基等が挙げられる。中でも、炭素数1〜10の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。
シロキサン誘導体(C)が有するエポキシ基を含有する基は、特に限定されないが、硬化物の光学特性、及び耐クラック性(特に耐熱剥離性)を向上させる観点から、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(脂環エポキシ基)を含有する基であることが好ましく、中でも、シクロヘキセンオキシド基を含有する基であることが特に好ましい。
式(IV−1)中、nは、1〜1000の整数を示す。特に、光学特性(特に透明性及び光反射性)を向上させる観点から、nとしては1〜500が好ましく、より好ましくは5〜300、さらに好ましくは10〜200である。
シロキサン誘導体(C)が分子内に有するエポキシ基の数は特に限定されないが、硬化物の光学特性(特に透明性及び光反射性)を向上させる観点から、1〜50個が好ましく、より好ましくは2〜30個、さらに好ましくは3〜10である。
また、シロキサン誘導体(C)は、硬化物の透明性、光反射性、及び耐クラック性(特に耐熱剥離性)の観点から、下記式(IV−2)で表されるシロキサン誘導体が好ましい。
Figure 2017155145
式(IV−2)中、l個のAは、互いに同一又は異なって、エポキシ基を含有する基を示し、具体的には式(IV−1)におけるRaにて例示したものと同一のものが挙げられる。また、(l+2m)個のRbは、互いに同一又は異なって、アルキル基を示し、具体的には式(IV−1)におけるRaにて例示したものと同一のものが挙げられる。
式(IV−2)中、lは、1〜50の整数を示す。特に、硬化物の光学特性を向上させる観点から1〜30が好ましく、より好ましくは3〜10である。また、mは、1〜500の整数を示し、硬化物の光学特性を向上させる観点から、10〜300が好ましく、より好ましくは50〜200である。
シロキサン誘導体(C)の重量平均分子量は、特に限定されないが、硬化物の光学特性を向上させる観点から、300〜100000が好ましく、より好ましくは350〜50000、さらに好ましくは400〜30000である。なお、シロキサン誘導体(C)の上記重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)法により測定される標準ポリスチレン換算の分子量から算出される。
シロキサン誘導体(C)のエポキシ当量は、特に限定されないが、硬化物の光学特性を向上させる観点から、100〜10000が好ましく、より好ましくは120〜3000、さらに好ましくは150〜1000である。なお、上記エポキシ当量は、JIS K7236に準じて測定される値である。
なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物においてシロキサン誘導体(C)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、シロキサン誘導体(C)は、公知乃至慣用の方法により製造することができる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物におけるシロキサン誘導体(C)の使用量(配合量)は、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1〜95重量%が好ましく、より好ましくは0.5〜90重量%、さらに好ましくは1.0〜85重量%である。シロキサン誘導体(C)の含有量を上記範囲に制御することにより、硬化物の光学特性(特に、透明性及び光反射性)がより向上する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物におけるシロキサン誘導体(C)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、5〜98重量部が好ましく、より好ましくは10〜95重量部、さらに好ましくは15〜90重量部である。シロキサン誘導体(C)の含有量を上記範囲に制御することにより、硬化物の光学特性(特に、透明性及び光反射性)がより向上する傾向がある。
[硬化剤(D)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は硬化剤(D)を含んでいても良い。硬化剤(D)は、脂環式エポキシ化合物(A)等のエポキシ基を有する化合物と反応することにより、硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化させる働きを有する化合物である。硬化剤(D)としては、公知乃至慣用のエポキシ樹脂用硬化剤を使用することができ、特に限定されないが、例えば、酸無水物類(酸無水物系硬化剤)、アミン類(アミン系硬化剤)、ポリアミド樹脂、イミダゾール類(イミダゾール系硬化剤)、ポリメルカプタン類(ポリメルカプタン系硬化剤)、フェノール類(フェノール系硬化剤)、ポリカルボン酸類、ジシアンジアミド類、有機酸ヒドラジド等が挙げられる。
硬化剤(D)における酸無水物類(酸無水物系硬化剤)としては、公知乃至慣用の酸無水物系硬化剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(4−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、3−メチルテトラヒドロ無水フタル酸等)、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等)、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、無水フタル酸、無水マレイン酸、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、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、水素化メチルナジック酸無水物、4−(4−メチル−3−ペンテニル)テトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水アジピン酸、無水セバシン酸、無水ドデカン二酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、ビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、アルキルスチレン−無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。中でも、均一な硬化性エポキシ樹脂組成物を効率的に調製することができる観点、脂環式エポキシ化合物(A)と混合して25℃で液状の混合物(硬化剤組成物)としやすい観点から、25℃で液状の酸無水物[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等]が好ましい。一方、25℃で固体状の酸無水物については、例えば、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、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物における硬化剤(D)としての取り扱い性が向上する傾向がある。酸無水物系硬化剤としては、硬化物の耐熱性、透明性の観点から、飽和単環炭化水素ジカルボン酸の無水物(環にアルキル基等の置換基が結合したものも含む)が好ましい。
硬化剤(D)におけるアミン類(アミン系硬化剤)としては、公知乃至慣用のアミン系硬化剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ポリプロピレントリアミン等の脂肪族ポリアミン;メンセンジアミン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、N−アミノエチルピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−3,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等の脂環式ポリアミン;m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、トリレン−2,4−ジアミン、トリレン−2,6−ジアミン、メシチレン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトリレン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトリレン−2,6−ジアミン等の単核ポリアミン、ビフェニレンジアミン、4,4−ジアミノジフェニルメタン、2,5−ナフチレンジアミン、2,6−ナフチレンジアミン等の芳香族ポリアミン等が挙げられる。
硬化剤(D)におけるフェノール類(フェノール系硬化剤)としては、公知乃至慣用のフェノール系硬化剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、ノボラック型クレゾール樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、パラキシリレン・メタキシリレン変性フェノール樹脂等のアラルキル樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、トリフェノールプロパン等が挙げられる。
硬化剤(D)におけるポリアミド樹脂としては、例えば、分子内に第1級アミノ基及び第2級アミノ基のいずれか一方又は両方を有するポリアミド樹脂等が挙げられる。
硬化剤(D)におけるイミダゾール類(イミダゾール系硬化剤)としては、公知乃至慣用のイミダゾール系硬化剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−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、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2−メチルイミダゾリウムイソシアヌレート、2−フェニルイミダゾリウムイソシアヌレート、2,4−ジアミノ−6−[2−メチルイミダゾリル−(1)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1)]−エチル−s−トリアジン等が挙げられる。
硬化剤(D)におけるポリメルカプタン類(ポリメルカプタン系硬化剤)としては、例えば、液状のポリメルカプタン、ポリスルフィド樹脂等が挙げられる。
硬化剤(D)におけるポリカルボン酸類としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、トリメリット酸、カルボキシ基含有ポリエステル等が挙げられる。
中でも、硬化剤(D)としては、硬化物の光学特性の観点から、酸無水物類(酸無水物系硬化剤)が好ましい。なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において硬化剤(D)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。なお、硬化剤は公知乃至慣用の方法により製造することもできるし、例えば、商品名「リカシッドMH−700」、「リカシッドMH−700F」、「リカシッドMH−700G」、「リカシッドTH」、「リカシッドHH」、「リカシッドHNA−100」(以上、新日本理化(株)製);商品名「HN−5500」(日立化成工業(株)製);商品名「H−TMAn−S」、「H−TMAn」(以上、三菱ガス化学(株)製);商品名「YH1120」(三菱化学(株)製)等の市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が硬化剤(D)を含有する場合、硬化剤(D)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1〜80重量%が好ましく、より好ましくは1〜70重量%、さらに好ましくは5〜60重量%である。硬化剤(D)の含有量を0.1重量%以上とすることにより、硬化がより十分となり、硬化物の耐クラック性が向上する傾向がある。一方、硬化剤(D)の含有量を80重量%以下とすることにより、着色が抑制され色相に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が硬化剤(D)を含有する場合、硬化剤(D)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、40〜200重量部が好ましく、より好ましくは60〜160重量部である。より具体的には、硬化剤(D)として酸無水物類を使用する場合、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれる全てのエポキシ基を有する化合物におけるエポキシ基1当量当たり、0.5〜1.5当量となる割合で使用することが好ましい。硬化剤(D)の含有量を40重量部以上とすることにより、硬化がより十分となり、硬化物の耐クラック性が向上する傾向がある。一方、硬化剤(D)の含有量を200重量部以下とすることにより、着色が抑制され色相に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。
[硬化促進剤(E)]
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、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物が硬化剤(D)等の硬化剤と反応する際、その反応速度を促進する機能を有する化合物である。硬化促進剤(E)としては、公知乃至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)又はその塩(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等);1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)又はその塩(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等);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等の第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等のイミダゾール;リン酸エステル、トリフェニルホスフィン等のホスフィン類;テトラフェニルホスホニウムテトラ(p−トリル)ボレート等のホスホニウム化合物;オクチル酸亜鉛やオクチル酸スズ等の有機金属塩;金属キレート等が挙げられる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において硬化促進剤(E)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。
また、硬化促進剤(E)は、公知乃至慣用の方法により製造することもできるし、例えば、商品名「U−CAT SA 506」、「U−CAT SA 102」、「U−CAT 5003」、「U−CAT 18X」、「12XD」(開発品)(以上、サンアプロ(株)製);商品名「TPP−K」、「TPP−MK」(以上、北興化学工業(株)製);商品名「PX−4ET」(日本化学工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が硬化促進剤(E)を含有する場合、硬化促進剤(E)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.001〜5重量%が好ましく、より好ましくは0.01〜3重量%である。硬化促進剤(E)の含有量を0.001重量%以上とすることにより、より効率的に硬化反応を進行させることができる傾向がある。一方、硬化促進剤(E)の含有量を5重量%以下とすることにより、着色が抑制され色相に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が硬化促進剤(E)を含有する場合、硬化促進剤(E)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、0.05〜10重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜5重量部である。硬化促進剤の含有量を0.05重量部以上とすることにより、より効率的に硬化反応を進行させることができる傾向がある。一方、硬化促進剤の含有量を10重量部以下とすることにより、着色が抑制され色相に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。
[硬化触媒(F)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は硬化触媒(F)を含んでいても良い。硬化触媒(F)は、脂環式エポキシ化合物(A)等のカチオン重合性化合物の硬化反応(重合反応)を開始及び/又は促進させることにより、硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化させる働きを有する化合物である。硬化触媒(F)としては、特に限定されないが、例えば、光照射や加熱処理等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重合開始剤(光カチオン重合開始剤、熱カチオン重合開始剤等)や、ルイス酸・アミン錯体、ブレンステッド酸塩類、イミダゾール類等が挙げられる。
硬化触媒(F)における光カチオン重合開始剤としては、例えば、ヘキサフルオロアンチモネート塩、ペンタフルオロヒドロキシアンチモネート塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアルセネート塩等が挙げられ、より具体的には、例えば、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロホスフェート(例えば、p−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等)、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のスルホニウム塩(特に、トリアリールスルホニウム塩);ジアリールヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジアリールヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ヨードニウム[4−(4−メチルフェニル−2−メチルプロピル)フェニル]ヘキサフルオロホスフェート等のヨードニウム塩;テトラフルオロホスホニウムヘキサフルオロホスフェート等のホスホニウム塩;N−ヘキシルピリジニウムテトラフルオロボレート等のピリジニウム塩等が挙げられる。また、光カチオン重合開始剤としては、例えば、商品名「UVACURE1590」(ダイセル・サイテック(株)製);商品名「CD−1010」、「CD−1011」、「CD−1012」(以上、米国サートマー製);商品名「イルガキュア264」(BASF社製);商品名「CIT−1682」(日本曹達(株)製)等の市販品を好ましく使用することもできる。
硬化触媒(F)における熱カチオン重合開始剤としては、例えば、アリールジアゾニウム塩、アリールヨードニウム塩、アリールスルホニウム塩、アレン−イオン錯体等が挙げられ、商品名「PP−33」、「CP−66」、「CP−77」(以上(株)ADEKA製);商品名「FC−509」(スリーエム製);商品名「UVE1014」(G.E.製);商品名「サンエイドSI−60L」、「サンエイドSI−80L」、「サンエイドSI−100L」、「サンエイドSI−110L」、「サンエイドSI−150L」(以上、三新化学工業(株)製);商品名「CG−24−61」(BASF社製)等の市販品を好ましく使用することができる。さらに、熱カチオン重合開始剤としては、アルミニウムやチタン等の金属とアセト酢酸若しくはジケトン類とのキレート化合物とトリフェニルシラノール等のシラノールとの化合物、又は、アルミニウムやチタン等の金属とアセト酢酸若しくはジケトン類とのキレート化合物とビスフェノールS等のフェノール類との化合物等も挙げられる。
硬化触媒(F)におけるルイス酸・アミン錯体としては、公知乃至慣用のルイス酸・アミン錯体系硬化触媒を使用することができ、特に限定されないが、例えば、BF3・n−ヘキシルアミン、BF3・モノエチルアミン、BF3・ベンジルアミン、BF3・ジエチルアミン、BF3・ピペリジン、BF3・トリエチルアミン、BF3・アニリン、BF4・n−ヘキシルアミン、BF4・モノエチルアミン、BF4・ベンジルアミン、BF4・ジエチルアミン、BF4・ピペリジン、BF4・トリエチルアミン、BF4・アニリン、PF5・エチルアミン、PF5・イソプロピルアミン、PF5・ブチルアミン、PF5・ラウリルアミン、PF5・ベンジルアミン、AsF5・ラウリルアミン等が挙げられる。
硬化触媒(F)におけるブレンステッド酸塩類としては、公知乃至慣用のブレンステッド酸塩類を使用することができ、特に限定されないが、例えば、脂肪族スルホニウム塩、芳香族スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩等が挙げられる。
硬化触媒(F)におけるイミダゾール類としては、公知乃至慣用のイミダゾール類を使用することができ、特に限定されないが、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−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、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2−メチルイミダゾリウムイソシアヌレート、2−フェニルイミダゾリウムイソシアヌレート、2,4−ジアミノ−6−[2−メチルイミダゾリル−(1)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1)]−エチル−s−トリアジン等が挙げられる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において硬化触媒(F)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。なお、前記のように、硬化触媒(F)としては市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が硬化触媒(F)を含有する場合、硬化触媒(F)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.001〜5重量%が好ましく、より好ましくは0.01〜3重量%である。硬化触媒(F)を上記範囲内で使用することにより、効率的に硬化反応を進行させることができ、得られる硬化物の透明性が高い傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が硬化触媒(F)を含有する場合、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物における硬化触媒(F)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、0.001〜15重量部が好ましく、より好ましくは0.01〜12重量部、さらに好ましくは0.05〜10重量部である。硬化触媒(F)を上記範囲内で使用することにより、効率的に硬化反応を進行させることができ、得られる硬化物の透明性が高い傾向がある。
[白色顔料(G)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する場合は、白色顔料(G)を含むことが好ましく、白色顔料(G)と後述の無機充填剤(H)を含むことがさらに好ましい。白色顔料(G)は、主に、硬化物(リフレクター)に対して高い光反射性を付与する働きを有する。白色顔料としては、公知乃至慣用の白色顔料を使用することができ、特に限定されないが、例えば、ガラス、クレー、雲母、タルク、カオリナイト(カオリン)、ハロイサイト、ゼオライト、酸性白土、活性白土、ベーマイト、擬ベーマイト、無機酸化物、金属塩[例えば、アルカリ土類金属塩等]等の無機白色顔料;スチレン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、尿素−ホルマリン系樹脂、メラミン−ホルマリン系樹脂、アミド系樹脂等の樹脂顔料等の有機白色顔料(プラスチックピグメント等);中空構造(バルーン構造)を有する中空粒子等が挙げられる。
白色顔料(G)としては、リフレクターの反射率を高くするため屈折率が高い白色顔料を使用することが好ましく、例えば、屈折率が1.5以上の白色顔料が好ましい。ただし、中空粒子構造を有する白色顔料は内部(コア)に低屈折率の気体を含み表面反射率が非常に大きいので、シェル部分は屈折率が1.5より低い材料で構成されていてもよい。なお、白色顔料(G)として例示するもののうち、無機充填剤(H)にも該当するものについては、屈折率が1.5以上のものは白色顔料(G)とし、屈折率が1.5より小さいものは無機充填剤(H)とする。
上記無機酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン[例えば、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン等]、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等が挙げられる。また、上記アルカリ土類金属塩としては、例えば、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属塩以外の金属塩としては、例えば、ケイ酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫化亜鉛等が挙げられる。
上記中空粒子としては、特に限定されないが、例えば、無機ガラス[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、石英等]、シリカ、アルミナ等の金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸ニッケル、珪酸カルシウム等の金属塩等の無機物により構成された無機中空粒子(シラスバルーン等の天然物も含む);スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、アミド系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、スチレン−共役ジエン系樹脂、アクリル−共役ジエン系樹脂、オレフィン系樹脂等のポリマー(これらポリマーの架橋体も含む)等の有機物により構成された有機中空粒子;無機物と有機物のハイブリッド材料により構成された無機−有機中空粒子等が挙げられる。なお、上記中空粒子は、単一の材料より構成されたものであってもよいし、二種以上の材料より構成されたものであってもよい。また、上記中空粒子の中空部(中空粒子の内部の空間)は、真空状態であってもよいし、媒質で満たされていてもよいが、特に、反射率向上の観点からは、屈折率が低い媒質(例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスや空気等)で満たされた中空粒子が好ましい。
なお、白色顔料(G)は、公知乃至慣用の表面処理[例えば、金属酸化物、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、有機酸、ポリオール、シリコーン等の表面処理剤による表面処理等]が施されたものであってもよい。このような表面処理を施すことにより、硬化性エポキシ樹脂組成物における他の成分との相溶性や分散性を向上させることができる場合がある。
中でも、白色顔料(G)としては、入手性、及び硬化物(リフレクター)の高反射率及び添加量に対する光反射性の上昇率の観点から、無機酸化物、無機中空粒子が好ましく、より好ましくは酸化アルミニウム、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、酸化亜鉛、硫酸バリウム、無機中空粒子、さらに好ましくは酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、硫酸バリウムである。特に、白色顔料(G)としては、より高い屈折率を有する点で、酸化チタンが好ましい。
白色顔料(G)の形状は、特に限定されず、例えば、球状、破砕状、繊維状、針状、鱗片状等が挙げられる。中でも、分散性の観点から、球状の酸化チタンが好ましく、特に真球状の酸化チタン(例えば、アスペクト比が1.2以下の球状の酸化チタン)が好ましい。
白色顔料(G)の中心粒径は、特に限定されないが、硬化物(リフレクター)の光反射性向上の観点から、0.1〜50μmが好ましい。特に、白色顔料(G)として酸化チタンを使用する場合、該酸化チタンの中心粒径は、特に限定されないが、0.1〜50μmが好ましく、より好ましくは0.1〜30μm、さらに好ましくは0.1〜20μm、特に好ましくは0.1〜10μm、最も好ましくは0.1〜5μmである。一方、白色顔料(G)として中空粒子(特に、無機中空粒子)を用いる場合、該中空粒子の中心粒径は、特に限定されないが、0.1〜50μmが好ましく、より好ましくは0.1〜30μmである。なお、上記中心粒径は、レーザー回折・散乱法で測定した粒度分布における積算値50%での粒径(メディアン径)を意味する。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において白色顔料(G)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、白色顔料(G)は、公知乃至慣用の方法により製造することもできるし、例えば、商品名「SR−1」、「R−42」、「R−45M」、「R−650」、「R−32」、「R−5N」、「GTR−100」、「R−62N」、「R−7E」、「R−44」、「R−3L」、「R−11P」、「R−21」、「R−25」、「TCR−52」、「R−310」、「D−918」、「FTR−700」(以上、堺化学工業(株)製)、商品名「タイペークCR−50」、「CR−50−2」、「CR−60」、「CR−60−2」、「CR−63」、「CR−80」、「CR−90」、「CR−90−2」、「CR−93」、「CR−95」、「CR−97」(以上、石原産業(株)製)、商品名「JR−301」、「JR−403」、「JR−405」、「JR−600A」、「JR−605」、「JR−600E」、「JR−603」、「JR−805」、「JR−806」、「JR−701」、「JRNC」、「JR−800」、「JR」(以上、テイカ(株)製)、商品名「TR−600」、「TR−700」、「TR−750」、「TR−840」、「TR−900」(以上、富士チタン工業(株)製)、商品名「KR−310」、「KR−380」、「KR−380N」、「ST−410WB」、「ST−455」、「ST−455WB」、「ST−457SA」、「ST−457EC」、「ST−485SA15」、「ST−486SA」、「ST−495M」(以上、チタン工業(株)製)等のルチル型酸化チタン;商品名「A−110」、「TCA−123E」、「A−190」、「A−197」、「SA−1」、「SA−1L」、「SSPシリーズ」、「CSBシリーズ」(以上、堺化学工業(株)製)、商品名「JA−1」、「JA−C」、「JA−3」(以上、テイカ(株)製)、商品名「KA−10」、「KA−15」、「KA−20」、「STT−65C−S」、「STT−30EHJ」(以上、チタン工業(株)製)、商品名「DCF−T−17007」、「DCF−T−17008」、「DCF−T−17050」(以上、レジノカラー工業(株)製)等のアナターゼ型酸化チタン等の市販品を使用することもできる。
中でも、白色顔料(G)としては、特に硬化物(リフレクター)の光反射性の観点から、商品名「R−62N」、「CR−60」、「DCF−T−17007」、「DCF−T−17008」、「DCF−T−17050」、「FTR−700」が好ましい。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する場合、白色顔料(G)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1〜50重量%が好ましく、より好ましくは1〜40重量%、さらに好ましくは3〜35重量%である。白色顔料(G)の含有量を上記範囲内とすることにより、硬化物(リフレクター)の光反射性がより向上する傾向がある。また、白色顔料(G)の添加による硬化性エポキシ樹脂組成物の流動性低下が抑えられ、作業性がより向上する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する場合、白色顔料(G)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、10〜600重量部が好ましく、より好ましくは30〜500重量部、さらに好ましくは50〜400重量部である。白色顔料(G)の含有量を上記範囲内とすることにより、硬化物(リフレクター)の光反射性がより向上する傾向がある。また、白色顔料(G)の添加による硬化性エポキシ樹脂組成物の流動性低下が抑えられ、作業性がより向上する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に酸化チタンが含まれる場合、白色顔料(G)と無機充填剤(H)の総量(100重量%)に対する酸化チタンの割合は、特に限定されないが、硬化物(リフレクター)の耐熱性(耐黄変性)と光反射性のバランスの観点で、5〜70重量%が好ましく、より好ましくは10〜60重量%である。酸化チタンの割合を5重量%以上とすることにより、硬化物(リフレクター)の光反射性がより向上する傾向がある。また、耐熱性(特に、耐黄変性)及び耐光性がより向上する傾向がある。一方、酸化チタンの割合を70重量%以下とすることにより、硬化物(リフレクター)の成型性が向上し、量産により適する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光半導体封止用樹脂組成物として使用する際は、白色顔料(G)を含んでいても良いが、その含有量は硬化物の透明性を失わない程度であることが好ましい。具体的には、白色顔料(G)の含有量(配合量)は、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、10重量部以下が好ましく、より好ましくは5重量部以下、さらに好ましくは1重量部以下である。
[無機充填剤(H)]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する場合は、無機充填剤(H)を含むことが好ましい。無機充填剤(H)は、硬化物に優れた光学特性を付与する。また、硬化物の線膨張率を低減させる働きを有する。
無機充填剤(H)としては、公知乃至慣用の無機充填剤を使用することができ、特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、フォステライト、ステアタイト、スピネル、クレー、カオリン、ドロマイト、ヒドロキシアパタイト、ネフェリンサイナイト、クリストバライト、ウォラストナイト、珪藻土、タルク等の粉体、又はこれらの成型体(例えば、球形化したビーズ等)等が挙げられる。また、無機充填剤(H)としては、上述の無機充填剤に公知乃至慣用の表面処理が施されたもの等も挙げられる。中でも、無機充填剤(H)としては、硬化物の光学特性及び流動性の観点から、シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素が好ましい。
シリカとしては、特に限定されず、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、高純度合成シリカ等の公知乃至慣用のシリカを使用できる。なお、シリカとしては、公知乃至慣用の表面処理[例えば、金属酸化物、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、有機酸、ポリオール、シリコーン等の表面処理剤による表面処理等]が施されたものを使用することもできる。
シリカの形状は、特に限定されないが、例えば、粉体、球状、破砕状、繊維状、針状、鱗片状等が挙げられる。中でも、分散性の観点から、球状のシリカが好ましく、特に真球状のシリカ(例えば、アスペクト比が1.2以下の球状のシリカ)が好ましい。
シリカの中心粒径は、特に限定されないが、硬化物(リフレクター)の光反射性向上の観点で、0.1〜50μmが好ましく、より好ましくは0.1〜30μmである。なお、上記中心粒径は、レーザー回折・散乱法で測定した粒度分布における積算値50%での粒径(メディアン径)を意味する。
なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において無機充填剤(H)は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、無機充填剤(H)は、公知乃至慣用の製造方法により製造することもできるし、例えば、商品名「FB−910」、「FB−940」、「FB−950」、「FB−105」、「FB−105FD」、「FB−5D」、「FB−8S」、「FB−7SDC」、「FB−5SDC」、「FB−3SDC」、「FB−9FDC」、「FB−7FDC」、「FB−5FDC」、「FB−970FD」、「FB−975FD」、「FB−950FD」、「FB−40RFD」等のFBシリーズ、商品名「DAW−03DC」、「DAW−0525」、「DAW−1025」等のDAWシリーズ、商品名「SGP」(以上、デンカ(株)製)、商品名「HF−05」((株)トクヤマ製)、商品名「10μmSE−CC5」((株)アドマテックス製)、商品名「MSR−2212」、「MSR−25」(以上、(株)龍森製)、商品名「HS−105」、「HS−106」、「HS−107」(以上、マイクロン社製)等の市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する場合、無機充填剤(H)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物(100重量%)に対して、10〜90重量%が好ましく、より好ましくは13〜80重量%、さらに好ましくは15〜70重量%である。無機充填剤(H)の含有量を10重量%以上とすることにより、硬化物(リフレクター)の光反射性がより向上する傾向がある。また、硬化物(リフレクター)の線膨張係数が低くなって、該リフレクターを用いた光半導体素子搭載用基板におけるリードフレームの反り等の不具合が生じにくくくなる傾向がある。一方、無機充填剤(H)の含有量を90重量%以下とすることにより、硬化物(リフレクター)の成型性が向上し、量産により適する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する場合、無機充填剤(H)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、10〜1500重量部が好ましく、より好ましくは50〜1200重量部、さらに好ましくは70〜1000重量部である。無機充填剤(H)の含有量が10重量部以上であることにより、硬化物(リフレクター)の光反射性がより向上する傾向がある。また、硬化物(リフレクター)の線膨張係数が低くなって、該リフレクターを用いた光半導体素子搭載用基板におけるリードフレームの反り等の不具合が生じにくくくなる傾向がある。一方、無機充填剤(H)の含有量が1500重量部以下であることにより、硬化物(リフレクター)の成型性が向上し、量産により適する傾向がある。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光半導体封止用樹脂組成物として使用する際は、無機充填剤(H)を含んでいても良いが、その含有量は硬化物の透明性を失わない程度であることが好ましい。具体的には、無機充填剤(H)の含有量(配合量)は、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、20重量部以下が好ましく、より好ましくは10重量部以下、さらに好ましくは5重量部以下である。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物における白色顔料(G)及び無機充填剤(H)の最大粒子径は、特に限定されないが、200μm以下が好ましく、より好ましくは185μm以下、さらに好ましくは175μm以下、特に好ましくは150μm以下である。上記最大粒子径が200μm以下であると、最大粒子径が200μmを超える白色顔料又は無機充填剤を用いる場合よりも、硬化物の光学特性(光反射性)、及び耐クラック性がさらに優れる傾向がある。また、最大粒子径が小さい白色顔料(G)及び無機充填剤(H)を用いることにより、これらの含有量を増やすことが可能となり、硬化物の光反射性、及び耐クラック性がよりいっそう向上する傾向がある。上記最大粒子径の下限は、例えば0.01μm以上である。なお、上記最大粒子径は、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれる白色顔料(G)及び無機充填剤(H)のトータルの最大粒子径である。上記最大粒子径は、レーザー回折・散乱法で測定した粒度分布における最大の粒径を意味する。
[その他のエポキシ化合物]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、さらに、脂環式エポキシ化合物(A)、イソシアヌレート化合物(B)、及びシロキサン誘導体(C)以外のエポキシ化合物(「その他のエポキシ化合物」と称する場合がある)を含んでいてもよい。上記その他のエポキシ化合物としては、分子内に1以上のエポキシ基(オキシラン環)を有する公知乃至慣用の化合物を使用することができ、特に限定されないが、例えば、芳香族エポキシ化合物(芳香族エポキシ樹脂)、脂肪族エポキシ化合物(脂肪族エポキシ樹脂)、イソシアヌレート化合物(B)以外の複素環式エポキシ化合物(複素環式エポキシ樹脂)、シロキサン誘導体(C)以外の分子内にエポキシ基を1個以上有するシロキサン誘導体等が挙げられる。上記その他のエポキシ化合物は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、前記のイソシアヌレート化合物(B)以外の複素環式エポキシ化合物(以下、単に「その他のイソシアヌレート化合物」と称することがある)を含んでいても良く、例えば、下記式(III−2)で表されるジアリルモノグリシジルイソシアヌレート化合物、及び下記式(III−3)で表されるトリグリシジルイソシアヌレート化合物等が挙げられる。
Figure 2017155145

Figure 2017155145
上記式(III−2)、式(III−3)中、R4及びR5は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。炭素数1〜8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜3の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
上記式(III−2)で表される化合物の代表的な例としては、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、1,3−ジアリル−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−グリシジルイソシアヌレート、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。また、上記式(III−3)で表される化合物の代表的な例としては、トリグリシジルイソシアヌレート、トリス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。
なお、上記その他のイソシアヌレート化合物は、アルコールや酸無水物等のエポキシ基と反応する化合物を加えてあらかじめ変性して用いることもできる。
なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物においてその他のイソシアヌレート化合物は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。なお、その他のイソシアヌレート化合物としては、例えば、商品名「TEPIC」(日産化学工業(株)製);商品名「DA−MGIC」(四国化成工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
[ゴム粒子]
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化合物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あっても良い。上記ゴム粒子の配合量は、必要に応じて適宜調整することができ、特に限定されない。
[離型剤]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光反射用樹脂組成物として使用する際は、さらに、離型剤を含んでいてもよい。離型剤を含むことにより、トランスファー成型等の金型を使用した成型法による連続成型が容易となり、高い生産性で硬化物(リフレクター)を製造することが可能となる。離型剤としては、公知乃至慣用の離型剤を使用することができ、特に限定されないが、例えば、フッ素系離型剤(フッ素原子含有化合物;例えば、フッ素オイル、ポリテトラフルオロエチレン等)、シリコーン系離型剤(シリコーン化合物;例えば、シリコーンオイル、シリコーンワックス、シリコーン樹脂、ポリオキシアルキレン単位を有するポリオルガノシロキサン等)、ワックス系離型剤(ワックス類;例えば、カルナウバワックス等の植物ロウ、羊毛ワックス等の動物ロウ、パラフィンワックス等のパラフィン類、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス等)、高級脂肪酸又はその塩(例えば、金属塩等)、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、鉱油等が挙げられる。
なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において離型剤は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、離型剤は、公知乃至慣用の方法によって製造することもできるし、市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が離型剤を含有する場合、離型剤の含有量(配合量)は、特に限定されない。なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を光半導体封止用樹脂組成物として使用する際は、離型剤を含んでいても良いが、含まなくても良い。
[酸化防止剤]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、酸化防止剤を含んでいてもよい。酸化防止剤を含むことにより、いっそう耐熱性(特に、耐黄変性)に優れた硬化物を製造することが可能となる。酸化防止剤としては、公知乃至慣用の酸化防止剤を使用することができ、特に限定されないが、例えば、フェノール系酸化防止剤(フェノール系化合物)、ヒンダードアミン系酸化防止剤(ヒンダードアミン系化合物)、リン系酸化防止剤(リン系化合物)、イオウ系酸化防止剤(イオウ系化合物)等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−p−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のモノフェノール類;2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4'−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−{β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のビスフェノール類;1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3',5'−ジ−t−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3'−ビス−(4'−ヒドロキシ−3'−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、1,3,5−トリス(3',5'−ジ−t−ブチル−4'−ヒドロキシベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン、トコフェノール等の高分子型フェノール類等が挙げられる。
ヒンダードアミン系酸化防止剤としては、例えば、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、メチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールホスファイト、トリス(2、4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、ビス[2−t−ブチル−6−メチル−4−{2−(オクタデシルオキシカルボニル)エチル}フェニル]ヒドロゲンホスファイト等のホスファイト類;9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド等のオキサホスファフェナントレンオキサイド類等が挙げられる。
イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ドデカンチオール、ジラウリル−3,3'−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3'−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3'−チオジプロピオネート等が挙げられる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物において酸化防止剤は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、酸化防止剤は、公知乃至慣用の方法により製造することもできるし、例えば、商品名「Irganox1010」(BASF製、フェノール系酸化防止剤)、商品名「AO−60」、「AO−80」((株)ADEKA製、フェノール系酸化防止剤)、商品名「Irgafos168」(BASF製、リン系酸化防止剤)、商品名「アデカスタブHP−10」、「アデカスタブPEP−36」((株)ADEKA製、リン系酸化防止剤)、商品名「HCA」(三光(株)製、リン系酸化防止剤)等の市販品を使用することもできる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が酸化防止剤を含有する場合、酸化防止剤の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ基を有する化合物の全量100重量部に対して、0.1〜5重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜3重量部である。酸化防止剤の含有量を0.1重量部以上とすることにより、硬化物の酸化が効率的に防止され、耐熱性、耐黄変性がより向上する傾向がある。一方、酸化防止剤の含有量を5重量部以下とすることにより、着色が抑制され、色相がより良好な硬化物が得られやすい傾向がある。
[添加剤]
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物には、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。上記添加剤として、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、グリセリンなどのヒドロキシ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、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や3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、界面活性剤、難燃剤、着色剤、イオン吸着体、紫外線吸収剤、光安定剤、白色顔料以外の顔料等の慣用の添加剤を使用することができる。これら添加剤の含有量は特に限定されず、適宜選択可能である。
なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、加熱して該硬化性エポキシ樹脂組成物における脂環式エポキシ化合物(A)及び硬化剤(D)の一部を反応させることによって得られる、Bステージ化させた硬化性エポキシ樹脂組成物(Bステージ状態の硬化性エポキシ樹脂組成物)であってもよい。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、特に限定されないが、上記の各成分を、必要に応じて加熱した状態で撹拌・混合することにより調製することができる。なお、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、各成分があらかじめ混合されたものをそのまま使用する1液系の組成物として使用することもできるし、例えば、別々に保管しておいた2以上の成分を使用前に所定の割合で混合して使用する多液系(例えば、2液系)の組成物として使用することもできる。上記撹拌・混合の方法は、特に限定されず、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザー等の各種ミキサー、ニーダー、ロール、ビーズミル、自公転式撹拌装置等の公知乃至慣用の撹拌・混合手段を使用できる。また、撹拌・混合後、真空下にて脱泡してもよい。
<光半導体封止用樹脂組成物>
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、光半導体を封止する用途として用いても良い。つまり、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は光半導体封止用樹脂組成物であってもよい。前記光半導体封止用樹脂組成物を用いることにより、高い透明性、耐光性、耐熱性、及び耐クラック性などの諸物性に優れた硬化物により光半導体素子が封止された、経時で光度が低下しにくい光半導体装置が得られる。上記光半導体装置は、高出力、高輝度の光半導体素子を備える場合であっても、経時で光度が低下しにくい。
<光反射用樹脂組成物>
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、光反射用樹脂組成物として用いても良い。つまり、その硬化物をリアクター等の光反射用材に用いても良い。前記光反射用樹脂組成物を用いることにより、初期光反射性、耐光性、耐熱性、及び耐クラック性などの諸物性に優れた硬化物をリフレクターとして用いた光半導体装置が得られる。上記光半導体装置は、高出力、高輝度の光半導体素子を備える場合であっても、経時で光度が低下しにくい。
<硬化物>
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、優れた光学特性、及び耐クラック性などの諸物性に優れた硬化物を得ることができる(以下、本発明の硬化物と称することがある)。硬化の際の加熱温度(硬化温度)は、特に限定されないが、45〜200℃が好ましく、より好ましくは50〜190℃、さらに好ましくは55〜180℃である。また、硬化の際に加熱する時間(硬化時間)は、特に限定されないが、30〜600分が好ましく、より好ましくは45〜540分、さらに好ましくは60〜480分である。硬化温度と硬化時間が上記範囲の下限値より低い場合は、硬化が不十分となり、逆に上記範囲の上限値より高い場合は、樹脂成分の分解が起きる場合があるので、いずれも好ましくない。硬化条件は種々の条件に依存するが、例えば、硬化温度を高くした場合は硬化時間を短く、硬化温度を低くした場合は硬化時間を長くする等により、適宜調整することができる。
本発明の硬化物は、高い透明性や光反射性を有し、耐クラック性(耐熱性や耐光性)にも優れる。従って、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、光半導体封止用途(例えば、LEDの封止材用途)や、LEDパッケージ用途(LEDパッケージの構成材、例えば、光半導体装置におけるリフレクター材、ハウジング材等)に使用することができる。また、上記以外にも、接着剤、電気絶縁材、積層板、コーティング、インク、塗料、シーラント、レジスト、複合材料、透明基材、透明シート、透明フィルム、光学素子、光学レンズ、光学部材、光造形、電子ペーパー、タッチパネル、太陽電池基板、光導波路、導光板、ホログラフィックメモリ、チップ部品、ベアチップ実装、光ファイバー、光ピックアップセンサー(例えば、DVDレコーダ、Blue Rayレコーダ等における光ピックアップセンサー)、光電センサー(例えば、非接触スイッチ等における光電センサー)、カラーセンサー(例えば、カメラ、プリンタ等におけるカラーセンサー)、照度センサー(例えば、携帯端末、テレビ等における照度センサー)、近接センサー(例えば、携帯端末等における近接センサー)、複合センサー(例えば、携帯端末等における複合センサー)、イメージセンサー(例えば、カメラ等におけるイメージセンサー)、AFセンサー(例えば、カメラ等におけるAFセンサー)、MEMS実装等の各種用途にも用いることができる。
[光度保持率]
本発明の硬化物の光度保持率は、特に限定されないが、例えば、75%以上であることが好ましく、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上である。
なお、光度保持率の測定方法としては、硬化性エポキシ樹脂組成物を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、120℃のオーブン(樹脂硬化オーブン)で5時間加熱することで、硬化した樹脂でLED素子を封止した光半導体装置を作成し、以下の手順で測定することができる。
[通電試験(光度保持率の測定)]
光半導体装置の全光束を、全光束測定機を用いて測定し(「0時間の全光束」)、さらに、85℃の恒温槽(小型高温チャンバー:商品名「ST−120B1、エスペック(株)製」)内で750時間、光半導体装置に60mAの電流を流した後の全光束を測定し(「750時間後の全光束」)、そして、次式から光度保持率を算出する。
{光度保持率(%)}
={750時間後の全光束(lm)}/{0時間の全光束(lm)}×100
[初期反射率]
本発明の硬化物の反射率(初期反射率)は、特に限定されないが、例えば、波長450nmの光の反射率が、85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。特に、450〜800nmの光の反射率が85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
[反射率保持率(1)]
本発明の硬化物の、120℃で100時間加熱した後の波長450nmの光の反射率(「加熱エージング後の反射率」と称する場合がある)の、初期反射率に対する保持率([加熱エージング後の反射率]/[初期反射率]×100)は、特に限定されないが、90%以上であることが好ましく、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上である。特に、450〜800nmの光の場合の保持率が90%以上であることが好ましく、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上である。
[反射率保持率(2)]
本発明の硬化物の、150℃で100時間加熱した後の波長450nmの光の反射率(「加熱エージング後の反射率」と称する場合がある)の、初期反射率に対する保持率([加熱エージング後の反射率]/[初期反射率]×100)は、特に限定されないが、85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。特に、450〜800nmの光の場合の保持率が85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
[反射率保持率(3)]
本発明の硬化物の、強度10mW/cm2の紫外線を120時間照射した後の波長450nmの光に対する反射率(「紫外線エージング後の反射率」と称する場合がある)の、初期反射率に対する保持率([紫外線エージング後の反射率]/[初期反射率]×100)は、特に限定されないが、85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上である。特に、450〜800nmの光の場合の保持率が85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上である。
なお、上記反射率は、例えば、本発明の硬化物(厚み:3mm)を試験片とし、分光光度計(商品名「分光光度計 UV−2450」、(株)島津製作所製)を用いて測定することができる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物が光半導体装置におけるリフレクター用の硬化性エポキシ樹脂組成物である場合、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、光半導体装置における光半導体素子の基板(光半導体素子搭載用基板)が有するリフレクター(光反射部材)を形成する用途に用いられる成型材料(金型等で成型するのに使用する材料)である。従って、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を成型する(かつ硬化させる)ことによって、高い光反射性を有し、耐熱性及び耐光性に優れ、さらに耐クラック性に優れたリフレクターを有する高品質な(例えば、高耐久性の)光半導体素子搭載用基板を製造することができる。なお、リフレクターとは、光半導体装置において光半導体素子から発せられた光を反射させて、光の指向性及び輝度を高め、光の取り出し効率を向上させるための部材である。本発明の硬化物により形成されたリフレクターを少なくとも有する、光半導体素子搭載用に用いられる基板を、「本発明の光半導体素子搭載用基板」と称する場合がある。
<光学部材>
本発明の硬化物は、良好な光学特性を有することから、上述した光半導体封止材や、光反射用材以外の光学部材にも用いられる。例えば、本願発明の硬化物を含む(硬化物を利用した)光学部材としては、光学レンズ、電子ペーパー、タッチパネル、光導波路などとしても利用することができる。
<光半導体素子搭載用基板>
本発明の光半導体装置は、光半導体素子搭載用基板を有していても良い。また、本発明の光半導体素子搭載用基板は、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物により形成されたリフレクター(白色リフレクター)を有しても良い基板である。図1は、本発明の光半導体素子搭載用基板の一例を示す概略図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図を示す。図1における100は白色リフレクター、101は金属配線(リードフレーム)、102は光半導体素子の搭載領域、103はパッケージ基板を示す。なお、パッケージ基板103には、金属配線101、さらに白色リフレクター100が取り付けられており、その中央(光半導体素子の搭載領域102)に光半導体素子107が置かれてダイボンディングされ、光半導体素子107とパッケージ基板103上の金属配線101の間はワイヤボンディングで接続される。パッケージ基板103の材質としては、樹脂、セラミックなどが使用されるが、白色リフレクターと同じものであってもよい。本発明の光半導体素子搭載用基板における上側の白色リフレクター100は、光半導体素子の搭載領域102の周囲を環状に取り囲み、上方に向かってその環の径が拡大するように傾斜した凹状の形状を有している。本発明の光半導体素子搭載用基板は、上記凹状の形状の内側の表面が少なくとも本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物により形成されていればよい。また、図1に示すように、金属配線101に囲まれた部分(102の下部)は、パッケージ基板103の場合もあるし、白色リフレクター100の場合もある(即ち、図1における「100/103」は、白色リフレクター100であってもよいし、パッケージ基板103であってもよいことを意味する)。ただし、本発明の光半導体素子搭載用基板は、図1に示す態様には限定されない。
本発明の光半導体素子搭載用基板における白色リフレクターを形成する方法としては、公知乃至慣用の成型方法(例えば、コンプレッション成型等)を使用することができ、特に限定されないが、例えば、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を、トランスファー成型、コンプレッション成型、インジェクション成型、LIM成型(インジェクション成型)、ディスペンスによるダム成型等の各種成型方法に付す方法等が挙げられる。リフレクターを形成する際の硬化の条件としては、例えば、前記の硬化物を形成する際の条件等から適宜選択することができる。本発明においては、中でも、急激な硬化反応による発泡を防ぎ、硬化による応力ひずみを緩和して耐クラック性を向上させることができる点で、多段階に分けて加熱処理を施し、段階的に硬化させることが好ましい。
本発明の光半導体素子搭載用基板を光半導体装置における基板として使用し、該基板に対して光半導体素子を搭載することによって、本発明の光半導体装置が得られる。
<光半導体装置>
本発明の光半導体装置は、光源としての光半導体素子と、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物からなる封止材及び/又はリフレクター(反射材)とを少なくとも備える光半導体装置である。より具体的には、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の硬化物により光半導体素子が封止された光半導体装置であるか、又は、本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物からなるリフレクターを少なくとも備えることを特徴とする光半導体装置である。
図2は、本発明の光半導体装置の一例を示す概略図(断面図)である。図2における100は白色リフレクター、101は金属配線(リードフレーム)、103はパッケージ基板、104はボンディングワイヤ、105は封止材、106はダイボンディング、107は光半導体素子(LED素子)を示す。図2に示す光半導体装置においては、光半導体素子107から発せられた光が白色リフレクター100の表面(反射面)で反射するため、高い効率で光半導体素子107からの光が取り出される。なお、図2に示すように、本発明の光半導体装置における光半導体素子は、通常、透明な封止材(図2における105)によって封止されている。
図3、4は、本発明の光半導体装置の他の一例を示す図である。図3、4における108は、ヒートシンク(ケースヒートシンク)を示し、このようなヒートシンク108を有することにより、光半導体装置における放熱効率が向上する。図3は、ヒートシンクの放熱経路が光半導体素子の直下に位置する例であり、図4は、ヒートシンクの放熱経路が光半導体装置の横方向に位置する例である[(a)は上面図、(b)は(a)におけるA−A'断面図を示す]。図4における光半導体装置の側面に突出したヒートシンク108は、放熱フィンと称される場合がある。また、図4における109は、カソードマークを示す。ただし、本発明の光半導体装置は、図2〜4に示される態様に限定されない。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、表1〜4における硬化性エポキシ樹脂組成物の各成分の配合量の単位は重量部である。また、表1〜4における「−」は、当該成分の配合を行わなかったことを意味する。
製造例1/硬化剤組成物(K剤)の製造
表1に示す配合割合(単位:重量部)で、商品名「リカシッドMH−700」(新日本理化(株)製)、商品名「U−CAT 18X」(サンアプロ(株)製)、及びエチレングリコール(和光純薬工業(株)製)を、自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎 AR−250」、(株)シンキー製)を使用して均一に混合し、脱泡して硬化剤組成物(以下、K剤と称する)を得た。
製造例2
(シロキサン誘導体1の製造)
100gのメチルヒドロシロキサン−ジメチルシロキサン共重合体(Poly(dimethylsiloxane-co-methylhydrosiloxane), trimethylsilyl terminated、分子量950、シグマ・アルドリッチ製)、30.5gのセロキサイド2000((株)ダイセル製)、及び、18gのテトラメチルアンモニウムヒドロキシドを反応容器に仕込み、ここに50%蒸留水メタノール溶液80gを60分かけて滴下し、還流下、3時間反応させた。その後、5%リン酸二水素ナトリウム水溶液で中和し、80℃でメタノールを除去した。さらに、300gのメチルイソブチルケトンを添加し、水洗を3回繰り返した。次いで、減圧下、100℃で有機層から溶媒を除去することにより、反応性官能基(エポキシ基)を有するオルガノポリシロキサン化合物(「シロキサン誘導体1」と称する場合がある)95gを得た。得られたシロキサン誘導体1のエポキシ当量は280g/eqであり、25℃における粘度は300mPa・sであった。
実施例1
表1に示す配合処方(単位:重量部)に従って、脂環式エポキシ化合物(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:商品名「セロキサイド2021P」、(株)ダイセル製))、イソシアヌル酸誘導体(モノアリルジグリシジルイソシアヌレート;商品名「MA−DGIC」、四国化成工業(株)製)を混合し、80℃で1時間攪拌した後、製造例2で得たシロキサン誘導体1を混合して、エポキシ樹脂(組成物)を得た。次に、このエポキシ樹脂と製造例1で得たK剤とを、表1に示す配合割合となるように、自公転式攪拌装置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。
さらに、上記で得た硬化性エポキシ樹脂組成物を図1に例示される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、120℃の樹脂硬化オーブンで5時間加熱することで、上記硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物により光半導体素子が封止された光半導体装置を得た。
実施例2〜6、比較例1〜4
配合組成を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして硬化性エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置を得た。
実施例7
表2に示す配合処方(単位:重量部)に従って、脂環式エポキシ化合物(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:商品名「セロキサイド2021P」、(株)ダイセル製))、イソシアヌル酸誘導体(モノアリルジグリシジルイソシアヌレート;商品名「MA−DGIC」、四国化成工業(株)製)を混合し、80℃で1時間攪拌した後、製造例2で得たシロキサン誘導体1を混合して、エポキシ樹脂(組成物)を得た。次に、このエポキシ樹脂と商品名「サンエイドSI−100L」(三新化学工業(株)製)を、表2に示す配合割合となるように、自公転式攪拌装置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。
さらに、上記で得た硬化性エポキシ樹脂組成物を図1に例示される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、樹脂硬化オーブンを用いて、110℃で3時間、続いて、140℃で4時間加熱することで、上記硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物により光半導体素子が封止された光半導体装置を得た。
実施例8〜12、比較例5〜8
配合組成を表2に示すように変更したこと以外は、実施例7と同様にして硬化性エポキシ樹脂組成物及び光半導体装置を得た。
<評価(実施例1〜12及び比較例1〜8)>
実施例1〜12及び比較例1〜8で得られた光半導体装置について、以下の方法で評価試験を行った。
[通電試験(光度保持率の測定)]
実施例1〜12及び比較例1〜8で得られた光半導体装置の全光束を、全光束測定機(OL771、マルチ分光放射測定システム、オプトロニックラボラトリーズ社製)を用いて測定し、これを「0時間の全光束」とした。さらに、85℃の恒温槽(小型高温チャンバー:商品名「ST−120B1、エスペック(株)製」)内で750時間、光半導体装置に60mAの電流を流した後の全光束を測定し、これを「750時間後の全光束」とした。そして、次式から光度保持率を算出した。結果を表1及び2の「光度保持率[%]」の欄に示す。
{光度保持率(%)}
={750時間後の全光束(lm)}/{0時間の全光束(lm)}×100
[はんだ耐熱性試験(JEDEC規格レベル1)]
実施例1〜12及び比較例1〜8で得られた光半導体装置(各硬化性エポキシ樹脂組成物につき2個ずつ用いた)を、85℃、85%RHの条件下で168時間静置して吸湿処理した。次いで、上記光半導体装置をリフロー炉に入れ、下記加熱条件にて加熱処理した。その後、上記光半導体装置を室温環境下に取り出して放冷した後、再度リフロー炉に入れて同条件で加熱処理した。即ち、当該はんだ耐熱性試験においては、光半導体装置に対して下記加熱条件による熱履歴を三度与えた。
〔加熱条件(光半導体装置の表面温度基準)〕
(1)予備加熱:150〜190℃で60〜120秒
(2)予備加熱後の本加熱:230℃以上で60〜150秒、最高温度260℃
ただし、予備加熱から本加熱に移行する際の昇温速度は最大で3℃/秒に制御した。
図2には、リフロー炉による加熱の際の光半導体装置の表面温度プロファイル(二度の加熱処理のうち一方の加熱処理における温度プロファイル)の一例を示す。
その後、デジタルマイクロスコープを使用して光半導体装置を観察し、硬化物に長さが90μm以上のクラックが発生したか否か、及び、電極剥離(電極表面からの硬化物の剥離)が発生したか否かを評価した。光半導体装置2個のうち、硬化物に長さが90μm以上のクラックが発生した光半導体装置の個数を表1及び2の「はんだ耐熱性試験[クラック数]」の欄に示し、電極剥離が発生した光半導体装置の個数を表1及び2の「はんだ耐熱性試験[電極剥離数]」の欄に示した。
[熱衝撃試験]
実施例1〜12及び比較例1〜8で得られた光半導体装置(各硬化性エポキシ樹脂組成物につき2個ずつ用いた)に対し、−40℃の雰囲気下に30分曝露し、続いて、120℃の雰囲気下に30分曝露することを1サイクルとした熱衝撃を、熱衝撃試験機(エスペック(株)製 小型冷熱衝撃装置 TSE−11−A)を用いて500サイクル分与えた。その後、光半導体装置の封止樹脂(硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物)に生じたクラックの長さを、デジタルマイクロスコープ(VHX−900、(株)キーエンス製)を使用して観察し、光半導体装置2個のうち長さが90μm以上のクラックを有する光半導体装置の個数を計測した。結果を表1及び2の「熱衝撃試験[クラック数]」の欄に示す。
[総合判定]
各試験の結果、下記(1)〜(4)をいずれも満たすものを○(良好)と判定した。一方、下記(1)〜(4)のいずれかを満たさない場合には×(不良)と判定した。
(1)通電試験:光度保持率が85%以上
(2)はんだ耐熱性試験(クラック数):硬化物に長さが90μm以上のクラックが発生した光半導体装置の個数が0個
(3)はんだ耐熱性試験(電極剥離数):電極剥離が発生した光半導体装置の個数が0個
(4)熱衝撃試験:硬化物に長さが90μm以上のクラックが発生した光半導体装置の個数が0個
結果を表1及び2の「総合判定」の欄に示す。
実施例13
表3に示す配合割合で、脂環式エポキシ化合物(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:商品名「セロキサイド2021P」、(株)ダイセル製))、イソシアヌル酸誘導体(モノアリルジグリシジルイソシアヌレート;商品名「MA−DGIC」、四国化成工業(株)製)を混合し、80℃で1時間攪拌した後、製造例2で得たシロキサン誘導体1を混合して、エポキシ樹脂(組成物)を得た。次に、上記エポキシ樹脂と白色顔料(商品名「TCR−52」、堺化学工業(株)製)と無機充填剤(商品名「FB−970FD」、デンカ(株)製)を、表3に示す配合割合に従って、ディゾルバーを使用して均一に混合し、ロールミルによって所定条件下(ロールピッチ:0.2mm、回転数:25ヘルツ、3パス)で混練した。その後、混練後の組成物と製造例1で得たK剤とを、表3に示す配合割合となるように、自公転式攪拌装置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。
さらに、上記硬化性エポキシ樹脂組成物を金型(5.0cm×10.0cm;以下同じ)に注型し、樹脂硬化オーブンに入れて、120℃で5時間加熱することによって、硬化物を得た。
実施例14
表4に示す配合割合で、脂環式エポキシ化合物(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:商品名「セロキサイド2021P」、(株)ダイセル製))、イソシアヌル酸誘導体(モノアリルジグリシジルイソシアヌレート;商品名「MA−DGIC」、四国化成工業(株)製)を混合し、80℃で1時間攪拌した後、製造例2で得たシロキサン誘導体1を混合して、エポキシ樹脂(組成物)を得た。次に、上記エポキシ樹脂と白色顔料(商品名「TCR−52」、堺化学工業(株)製)と無機充填剤(商品名「FB−970FD」、デンカ(株)製)を、表3に示す配合割合に従って、ディゾルバーを使用して均一に混合し、ロールミルによって所定条件下(ロールピッチ:0.2mm、回転数:25ヘルツ、3パス)で混練した。その後、混練後の組成物と商品名「サンエイドSI−100L」(三新化学工業(株)製)を、表4に示す配合割合となるように、自公転式攪拌装置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。
さらに、上記硬化性エポキシ樹脂組成物を金型(5.0cm×10.0cm;以下同じ)に注型し、樹脂硬化オーブンに入れて、120℃で5時間加熱することによって、硬化物を得た。
<評価(実施例13及び14)>
実施例13及び14で得られた硬化物について、下記の評価を実施した。
[初期反射率]
実施例で得られた硬化物を切削加工して、長さ30mm×幅30mm×厚み3mmの試験片を作製した。次いで、分光光度計(商品名「分光光度計 UV−2450」、(株)島津製作所製)を用いて、波長450nmの光に対する各試験片の反射率(「初期反射率」とする)を測定した。結果を表3及び4の「初期反射率」の欄に示す。
なお、初期反射率が90%以上であれば、光反射用材料として特に優れていると言える。
[加熱エージング前後の反射率保持率−1]
初期反射率の評価を行った試験片(硬化物;長さ30mm×幅30mm×3mm厚)を用いて、当該試験片を120℃の乾燥機に入れて100時間放置する試験(耐熱試験)を行った後、波長450nmの光の反射率を初期反射率と同様に測定し、反射率(加熱エージング後の反射率−1)を得た。そして、下記式により、反射率保持率(加熱エージング前後−1)を算出した。結果を表3及び4の「加熱エージング前後−1」の欄に示す。
[反射率保持率(加熱エージング前後−1)]=([加熱エージング後の反射率−1]/[初期反射率])×100
この反射率保持率が高いほど、硬化物が耐熱性に優れることが示唆される。なお、120℃、100時間加熱後の反射率保持率が95%以上であれば、光反射用材料として耐熱性に特に優れていると言える。
[加熱エージング前後の反射率保持率−2]
初期反射率の評価を行った試験片(硬化物;長さ30mm×幅30mm×3mm厚)を用いて、当該試験片を150℃の乾燥機に入れて100時間放置する試験(耐熱試験)を行った後、波長450nmの光の反射率を初期反射率と同様に測定し、反射率(加熱エージング後の反射率−2)を得た。そして、下記式により、反射率保持率(加熱エージング前後−2)を算出した。結果を表3及び4の「加熱エージング前後−2」の欄に示す。
[反射率保持率(加熱エージング前後−2)]=([加熱エージング後の反射率−2]/[初期反射率])×100
この反射率保持率が高いほど、硬化物が耐熱性に優れることが示唆される。なお、150℃、100時間加熱後の反射率保持率が90%以上であれば、光反射用材料として耐熱性に特に優れていると言える。
[紫外線エージング前後の反射率保持率]
初期反射率の評価を行った試験片(硬化物;長さ30mm×幅30mm×3mm厚)を用いて、当該試験片に対し、強度10mW/cm2の紫外線を120時間照射する試験(耐光試験)を行った後、波長450nmの光の反射率を初期反射率と同様に測定した。そして、下記式により、反射率保持率(紫外線エージング前後)を算出した。結果を表3及び4の「紫外線エージング前後」の欄に示す。
[反射率保持率(紫外線エージング前後)]=([紫外線エージング後の反射率]/[初期反射率])×100
この反射率保持率が高いほど、硬化物が耐光性に優れることが示唆される。なお、強度10mW/cm2、250時間照射後の反射率保持率が95%以上であれば、光反射用材料として耐光性に特に優れていると言える。
[切削加工時のクラック有無評価(耐クラック性評価)]
実施例で得られた硬化物を切削加工して、幅5mm×長さ5mm×厚さ3mmの試験片を作製した。上記硬化物の切削加工には、マイクロ・カッティング・マシン(商品名「BS−300CL」、メイワフォーシス(株)製)を使用し、切削加工の際に硬化物にクラックが生じたか否かを、デジタルマイクロスコープ(商品名「VHX−900」、(株)キーエンス製)を用いて観察し、確認した。表3及び4には、1サンプルにつき10個の試験片を作製し、そのうちクラックの発生が確認された試験片の個数[個/10個]を評価結果として示す。
[リフロー時のクラック有無評価(耐クラック性評価)]
上記切削加工により得られた試験片(幅5mm×長さ5mm×厚さ3mm)に対し、リフロー炉(商品名「UNI−5016F」、日本アントム(株)製)を用いて、260℃を最高温度として5秒間、全リフロー時間を90秒としてリフロー処理を施した。その後、当該リフロー処理により試験片にクラックが生じたか否かを、デジタルマイクロスコープ(商品名「VHX−900」、(株)キーエンス製)を用いて観察し、確認した。表3及び4には、1サンプルにつき10個の試験片のリフロー処理を行い、そのうちクラックの発生が確認された試験片の個数[個/10個]を評価結果として示す。
[総合判定]
各試験の結果、下記(1)〜(6)をいずれも満たすものを○(良好)と判定した。一方、下記(1)〜(6)のいずれかを満たさない場合には×(不良)と判定した。
(1)初期反射率:光反射率が90%以上
(2)加熱エージング前後の反射率保持率−1:反射率保持率が95%以上
(3)加熱エージング前後の反射率保持率−2:反射率保持率が90%以上
(4)紫外線エージング前後の反射率保持率:反射率保持率が95%以上
(5)切削加工時のクラック有無評価:クラックが発生した個数が0個
(6)リフロー時のクラック有無評価:クラックが発生した個数が0個
結果を表3及び4の「総合判定」の欄に示す。
Figure 2017155145
Figure 2017155145
Figure 2017155145
Figure 2017155145
なお、表1〜4に示す成分について、以下に説明する。
(エポキシ樹脂)
セロキサイド2021P:商品名「セロキサイド2021P」(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)、(株)ダイセル製
EHPE3150:商品名「EHPE3150」(2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物)、(株)ダイセル製
(イソシアヌレート化合物)
MA−DGIC:商品名「MA−DGIC」[モノアリルジグリシジルイソシアヌレート]、四国化成工業(株)製
(シロキサン誘導体)
シロキサン誘導体1:製造例2で得られたシロキサン誘導体
X−40−2670:商品名「X−40−2670」(分子内に4つのエポキシ基を有する環状のシロキサン誘導体)、信越化学工業(株)製
(硬化剤組成物(K剤))
MH−700:商品名「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)、新日本理化(株)製
18X:商品名「U−CAT 18X」(硬化促進剤)、サンアプロ(株)製
エチレングリコール:商品名「エチレングリコール」、和光純薬工業(株)製
(硬化触媒)
SI−100L(サンエイド SI−100L):アリールスルホニウム塩、三新化学工業(株)製
(白色顔料)
TCR−52:商品名「TCR−52」(酸化チタン)、堺化学工業(株)製
(無機充填剤)
FB−970FD:商品名「FB−970FD」(シリカ、表面処理なし、平均粒子径16.7μm、最大粒子径70μm)、デンカ(株)製
100:白色リフレクター
101:金属配線(電極)
102:光半導体素子の搭載領域
103:パッケージ基板
104:ボンディングワイヤ
105:光半導体素子の封止材
106:ダイボンディング
107:光半導体素子
108:ヒートシンク
109:カソードマーク

Claims (10)

  1. 脂環式エポキシ化合物(A)(ただし、シロキサン誘導体(C)に該当するものを除く)と、下記式(III−1)
    Figure 2017155145

    [式中、R4及びR5は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数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、下記式(IV−1)
    Figure 2017155145

    [式中、2n個のRaは、互いに同一又は異なって、エポキシ基を含有する基、又はアルキル基を示す。ただし、Raの少なくとも1つはエポキシ基を含有する基である。nは、1〜1000の整数を示す。]
    で表されるシロキサン誘導体(C)とを含むことを特徴とする光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物。
  2. 前記脂環式エポキシ化合物(A)の脂環エポキシ基がシクロヘキセンオキシド基である請求項1に記載の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物。
  3. 前記脂環式エポキシ化合物(A)が下記式(I−1)
    Figure 2017155145

    で表される化合物である請求項1又は2に記載の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物。
  4. さらに白色顔料(G)及び無機充填剤(H)を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物。
  5. さらに、硬化剤(D)及び硬化促進剤(E)を含むか、又は、硬化触媒(F)を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物。
  6. 光半導体封止用樹脂組成物であるか、又は光反射用樹脂組成物である請求項1〜5いずれか1項に記載の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学材料用硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物。
  8. 請求項7に記載の硬化物を含む光学部材。
  9. 請求項7に記載の硬化物により光半導体素子が封止された光半導体装置。
  10. 請求項7に記載の硬化物からなるリフレクターを少なくとも備える光半導体装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020203750A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 味の素株式会社 硬化性樹脂組成物
JP2020164699A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 味の素株式会社 硬化性樹脂組成物
CN113631619A (zh) * 2019-03-29 2021-11-09 味之素株式会社 固化性树脂组合物
KR20210148237A (ko) * 2019-03-29 2021-12-07 아지노모토 가부시키가이샤 경화성 수지 조성물
JP7215300B2 (ja) 2019-03-29 2023-01-31 味の素株式会社 硬化性樹脂組成物
CN113631619B (zh) * 2019-03-29 2024-02-27 味之素株式会社 固化性树脂组合物
KR102925028B1 (ko) * 2019-03-29 2026-02-06 아지노모토 가부시키가이샤 경화성 수지 조성물

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