JPH0563241A - 発光ダイオード素子封止用活性エネルギー線硬化樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】生産性が高く、しかも、内部歪やクラック、変
色がなく、輝度の劣化も少ない無色透明の発光ダイオ−
ド及び染料で着色したカラ−の発光ダイオ−ド封止用の
樹脂組成物を開発する。 【構成】ポリカ−ボネ−トジオ−ル、及び／又はポリカ
プロラクトンジオ−ルより得られるジ（メタ）アクリレ
−トを含有する活性エネエルギ−線硬化樹脂組成物

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂組成物及びその硬化
物に関する。更に詳しくは紫外線等の活性エネルギ−線
の照射により、極めて短時間に硬化する発光ダイオ−ド
素子封止用活性エネルギ−線硬化性樹脂組成物及びそれ
から得られる硬化物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光ダイオ−ド素子を外部環境よ
り保護するために、樹脂封止する方法が行われ、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。他方硬化物の着色をさける目的で酸硬化も行われて
いるが、酸硬化エポキシ樹脂は最終硬化迄の硬化時間が
長く、生産性が極めて悪い。硬化時間を短縮するため
に、加熱温度を上る方法が採られるが、この場合硬化剤
の量を調整しても、硬化収縮が急速におこるために、硬
化物に亀裂が入りやすく、信頼性の高い樹脂封止型発光
ダイオ−ド素子を製造することが困難であった。

【０００３】また、エポキシアクリレート、ポリエステ
ルアクリレ−ト等のオリゴマ−とエチレングリコールジ
アクリレート、トリメチロ−ルプロパントリアクリレ−
ト等の希釈性或は、架橋性のモノマ−、及び光開始剤か
らなる紫外線硬化型樹脂組成物で発光ダイオ−ド素子を
封止する方法も知られている。しかし、この場合も紫外
線硬化時に黄変したり、また、紫外線硬化時に黄変しな
くとも、耐熱試験中に黄変したり、また、耐水性が悪か
ったり、充分満足する性能を持つ発光ダイオ−ドは得ら
れていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】短時間で硬化が可能
で、耐熱性、耐水性、耐ヒ−トショック性に優れた活性
エネルギ−線硬化性樹脂の開発が求められている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来法
の欠点を改良すべく、種種検討した結果、特定のオリゴ
マ−を選択することにより、脱泡が容易で成形操作が容
易な紫外線硬化樹脂組成物が得られ、これをポリメチル
ペンテン製の透明な容器に注入し、発光素子がボンディ
ングされ、リード線が連結されたコムを定位置に挿入
し、容器の低部から紫外線を照射することにより、極め
て優れた透明性と円滑性を持ち、耐クラック性、耐ヒ−
トショック性の優れた発光ダイオ−ドが得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明はポ
リカ−ボネ−トジオ−ル［１］及び／又はポリカプロラ
クトンジオ−ル［２］より得られるジ（メタ）アクリレ
ートを含有することを特徴とする発光ダイオ−ド素子封
止用活性エネルギ−線硬化樹脂組成物及びその硬化物に
関する。

【０００６】本発明を詳細に説明する。本発明におい
て、ポリカ−ボネ−トジオ−ル［１］の具体例として
は、（１）１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタン
ジオ−ル、１，６−ヘキサンジオ−ル、１，８−オクタ
ンジオ−ル等のジオ−ル化合物とジアリ−ルカ−ボネ−
ト又はジアルキルカ−ボネ−トとのエステル交換反応等
によって得られる両末端に水酸基を持ち、数平均分子量
が500-3000のポリマー、（２）１，４−ブタンジオー
ル、１，５−ペンタンジオ−ル、１，６−ヘキサンジオ
−ル、１，８−オクタンジオ−ル等のジオ−ル化合物と
ε−カプロラクトンの縮合物とジアリ−ルカ−ボネ−ト
又はジアルキルカ−ボネ−トとのエステル交換反応等に
よって得られる両末端に水酸基を持ち、数平均分子量が
500-3000のポリマ−等が挙げられる。

【０００７】上記（１）、（２）で使われるジオ−ルの
うち、１，６−ヘキサンジオ−ルが特に好ましく、市場
より容易に入手することが出来る。上記のうち（１）と
しては、例えば、ニッポラン９８０（日本ポリウレタン
（株）、平均分子量 約2000）、ニッポラン９８１（日
本ポリウレタン（株）、平均分子量 約1000）、カルボ
ジオ−ルＤ−１０００（東亞合成化学工業（株）、平均
分子量 約1000）、カルボジオ−ルＤ−２０００（東亞
合成化学工業（株）、平均分子量約2000）等が、又
（２）としては、例えば、ニッポラン９８２（日本ポリ
ウレタン（株）、平均分子量 約2000）、ニッポラン９
８３（日本ポリウレタン（株）平均分子量 約1000）等
が市場から容易に入手される。

【０００８】叉ポリカプロラクトンジオ−ル［２］と
は、アルキレングリコ−ルにε−カプロラクトンを縮合
させて得られる両末端に水酸基を持ち、平均分子量が50
0-3000のポリマ−で、これも市場より容易に入手するこ
とが出来る。例えば、プラクセル２０８（ダイセル化学
工業（株）、平均分子量 約850 ）、プラクセル２１０
（ダイセル化学工業（株）、平均分子量 約1000）、プ
ラクセル２１２（ダイセル化学工業（株）、平均分子量
約1250）、プラクセル２２０（ダイセル化学工業
（株）、平均分子量 約2000）等である。

【０００９】ポリカ−ボネ−トジオ−ル［１］及び／又
はポリカプロラクトンジオ−ル［２］より得られるジ
（メタ）アクリレ−トとしては、具体的には（１）
［１］より得られるウレタン（メタ）アクリレ−ト、
（２）［２］より得られるウレタン（メタ）アクリレ−
ト、（３）［１］と［２］を混合したジオ−ルより得ら
れるウレタン（メタ）アクリレ−ト、（４）［１］及
び、又は［２］を含むジオ−ルより得られるウレタン
（メタ）アクリレ−ト、（５）［１］又は［２］の両端
の水酸基と（メタ）アクリル酸を反応させて、得られる
ジ（メタ）アクリレート、等が挙げられる。

【００１０】上記においてウレタン（メタ）アクリレー
トとは、ジオール１モルに対して、1.10-2.05 モルジイ
ソシアネートを温度５０〜１２０℃、好ましくは７０〜
９０℃で３〜２０時間反応させて分子両末端にイソシア
ネ−ト基を有するプレポリマ−を製造し、これを更に分
子中に水酸基を有する（メタ）アクリレ−ト1.1-2.3モ
ルと温度５０〜１２０℃、好ましくは７０〜９０℃で、
１０〜３０時間反応させて得られるものである。原料の
ジイソシアネ−ト化合物としては、イソホロンジイソシ
アネ−ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。又、
水酸基を有する（メタ）アクリレ−トとしては、ヒドロ
キシエチル（メタ）アクリレ−ト、１，２−プロピレン
グリコールモノ（メタ）アクリレ−ト、１，４−ブタン
ジオ−ルモノ（メタ）アクリレ−ト等が挙げられる。

【００１１】複数のジオ−ルを混ぜて、ウレタン（メ
タ）アクリレ−トを作っても良いし、個々のジオ−ルか
ら作ったウレタン（メタ）アクリレ−トを混ぜても良
い。［１］，［２］以外のポリマージオ−ルとして、ポ
リテトラメチレンエ−テルグリコ−ルを使っても良い。
該ジオ−ルは市場より、容易に入手出来る。そのような
例としては、例えば、ＰＴＧ １０００（保土谷化学工
業（株）、平均分子量 約1000）、ＰＴＧ １０００Ｓ
Ｎ（保土谷化学工業（株）、平均分子量 約1000）、Ｐ
ＴＧ ２０００（保土谷化学工業（株）、平均分子量
約2000）、ＰＴＧ ２０００ＳＮ（保土谷化学工業
（株）、平均分子量 約2000）等が挙げられる。

【００１２】本発明の樹脂組成物には、ウレタン（メ
タ）アクリレートを溶解し、且つ耐湿性があり、耐候性
が良好でＴＧ点（ガラス転移点）の高い紫外線硬化性モ
ノマーが添加されてもよい。そのようなモノマ−は、市
場より容易に入手出来る。例えば、ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ
−６０４（日本化薬（株））、ＫＡＹＡＲＡＤＲ−５２
６（日本化薬（株））、ＫＡＹＡＲＡＤ ＨＤＤＡ（日
本化薬（株））、ＫＡＹＡＲＡＤ ＭＡＮＤＡ（日本化
薬（株））、ＫＡＹＡＲＡＤ ＮＰＧＤＡ、ＫＡＹＡＲ
ＡＤ ＴＭＰＴＡ（日本化薬（株））等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物にはその他、１、４−ブタンジオ−
ルジ（メタ）アクリレ−ト、１，３−ブチレングリコ−
ルジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メ
タ）アクリレ−ト、イソボルニル（メタ）アクリレ−ト
を添加してもよい。これらのモノマ−の中でも特に、Ｋ
ＡＹＡＲＡＤ Ｒ−６０４が特に好ましい。前記モノマ
−の本発明の樹脂組成物中に占める割合は、95-40 ％が
好ましい。95％を越えると、ＴＧ点が高くなりすぎて、
クラックが生じる。40％未満だと、耐熱性が悪くなり、
又粘度が高くなって、脱泡性が悪くなり成形時にトラブ
ルが生じる。85-70 ％が特に好ましい。

【００１３】本発明の樹脂組成物は前記ポリカ−ボネ−
トジオ−ル［１］及び／又はポリカプロラクトンジオ−
ル［２］より得られるジ（メタ）アクリレーと前記モノ
マ−を混合することにより得られる。こうして得られた
本発明の樹脂組成物に、電子線硬化の場合は、開始剤無
添加、紫外線硬化の場合はイルガキュア184 、ダロキュ
ア1173等の光重合開始剤を樹脂組成物に対し、0.2-3
％、好ましくは0.5-1.5％添加する。電子腺硬化に熱硬
化を併用する場合は更に、有機過酸化物を0.01-1.0％、
好ましくは0.05-0.5％添加することが必要である。又、
カラーの発光ダイオ−ドを作るときには、染料、或は微
粉砕した顔料が用いられる。

【００１４】上記の樹脂組成物をガラスやポリメチルペ
ンテン等の紫外線透過可能な透明容器に注入し、リ−ド
フレームに接合した発光ダイオ−ド素子を定位置に挿入
し、活性エネルギ−線を容器の低部より照射して硬化さ
せた後脱型することにより発光ダイオードを作ることが
出来る。ここで、活性エネルギ−線とは、紫外線、電子
線、Ｘ線及びγ線などである。容器の形状は、発光ダイ
オ−ドの発光が充分に利用できる物であれば、どの様な
形状のものでもよく、例えば、鐘状、レンズ状のものな
どが使用される。紫外線を発生させるランプとしては高
圧水銀ランプやメタルハライドランプの使用が好まし
く、ランプの出力は大きい方が効率てきであり、通常１
２０Ｗ／ｃｍ以上のものが使用される。叉照射線量は５
０〜３０００ｍｊ／ｃｍが好ましくこれを越えると黄変
の傾向が現れる傾向にある。本発明の活性エネルギ−線
硬化樹脂組成物を用いることにより、短時間で樹脂組成
物を硬化することが出来、また耐熱試験時の黄変がな
く、耐熱性に優れ、且つ、ヒ−トショク性、耐水性に優
れた樹脂封止型発光ダイオ−ドを容易に得ることが出来
る。叉本発明の樹脂組成物を熱硬化する時は通常８０〜
１５０℃好ましは１１０〜１３０℃で０．５〜１０時間
の処理を行う。

【００１５】本発明の樹脂組成物から得られる樹脂封止
型発光ダイオ−ドは、ディスプレ−、シグナル、光通信
用の光源など、従来の発光ダイオ−ドの用途に使用した
場合すぐれた効果が得られる。

【００１６】

【実施例】実施例によって本発明を更に具体的に説明す
るが、本発明がこれらの実施例のみに限定されるもので
ない。

【００１７】実施例１ カプロラクトン変性ポリカ−ボネ−トジオ−ル（ニッポ
ラン９８３（日本ポリウレタン（株）平均分子量 100
0））0.70モル、ポリテトラメチレン エーテルグリコ
ール（ＰＴＧ １０００（保土谷化学工業（株）、平均
分子量 971 ）0.30モルを仕込み、ついで2.0 モルのイ
ソホロンジイソシアネ−トを仕込み、70-80 ℃で10時間
反応させた。この反応物に、更に、ヒドロキシエチルア
クリレ−トを2.06モル、重合禁止剤としてメトキノンを
全体量の500ppmとなるように加え、触媒としてジオクチ
ルスズラウレ−トを全体量に対して1000ppm 加え、70-8
0 ℃で10時間反応させウレタンアクリレ−ト（Ａ）を得
た。

【００１８】次いで、上記ウレタンアクリレ−ト（Ａ）
30ｇに、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロ−ル
プロパンの縮合物のジアクリレート（ＫＡＹＡＲＡＤＲ
−６０４（日本化薬（株））70ｇ、光開始剤（イルガキ
ュア−１８４、チバ・ガイギ−社製）1.0 ｇを加え充分
に撹はん、溶解し均一な混合物とした。この樹脂組成物
をポリメチルペンテン製の容器に注入し、発光素子がボ
ンディングされ、リード線が連結されたコムを定位置に
挿入し、容器の底部より120 ｗ／cm高圧水銀灯を用いて
紫外線を600 ｍｊ／ｃｍ² 照射した。その後脱型させる
ことにより樹脂封止された発光ダイオ−ド素子を得た。
このようにして製造した発光ダイオ−ドの特性は第１表
の通りであった。

【００１９】

【００２０】実施例２ ポリカ−ボネ−トジオ−ル（ニッポラン９８１（日本ポ
リウレタン（株）平均分子量 1011））1 モルを仕込
み、ついで2.0 モルのイソホロンジイソシアネ−トを仕
込み、70-80 ℃で10時間反応させた。この反応物に、更
に、ヒドロキシエチルアクリレ−トを2.06モル、重合禁
止剤としてメトキノンを全体量の500ppmとなるように加
え、触媒としてジオクチルスズラウレ−トを全体量に対
して1000ppm 加え、70-80 ℃で10時間反応させウレタン
アクリレ−ト（Ｂ）を得た。

【００２１】ポリカプロラクトンジオ−ル（プラクセル
２０８（ダイセル化学工業（株）、分子量 814 ））1
モルを仕込み、ついで2.0 モルのイソホロンジイソシア
ネ−トを仕込み、70-80 ℃で10時間反応させた。この反
応物に、更に、ヒドロキシエチルアクリレ−トを2.06モ
ル、重合禁止剤としてメトキノンを全体量の500ppmとな
るように加え、触媒としてジオクチルスズラウレ−トを
全体量に対して1000ppm 加え、70-80 ℃で10時間反応さ
せウレタンアクリレ−ト（Ｃ）を得た。

【００２２】ポリテトラメチレン エーテルグリコール
（ＰＴＧ １０００ＳＮ（保土谷化学工業（株）、平均
分子量 1008）1 モルを仕込み、ついで2.0 モルのイソ
ホロンジイソシアネ−トを仕込み、70-80 ℃で10時間反
応させた。この反応物に、更にヒドロキシエチルアクリ
レ−トを2.06モル、重合禁止剤としてメトキノンを全体
量の500ppmとなるように加え、触媒としてジオクチルス
ズラウレ−トを全体量に対して1000ppm 加え、70-80 ℃
で10時間反応させウレタンアクリレ−ト（Ｄ）を得た。

【００２３】次いで、上記ウレタンアクリレ−ト（Ｂ）
15.8ｇ，（Ｃ）5.2 ｇ、（Ｄ）9 ｇ、ヒドロキシピバル
アルデヒドとトリメチロ−ルプロパンの縮合物のジアク
リレート（ＫＡＹＡＲＡＤ Ｒ−６０４（日本化薬
（株））70ｇ、光開始剤（イルガキュア−１８４、チバ
・ガイギ−社製）1.0 ｇを充分に撹はん、溶解し均一な
混合物とした。この樹脂組成物を実施例１と同様に処理
し、樹脂封止された発光ダイオ−ドを得た。このように
して製造した発光ダイオ−ドの特性は第２表の通りであ
った。

【００２４】

【００２５】実施例３ 実施例２で合成したウレタンアクリレート（Ｂ）15ｇ，
（Ｃ）15ｇ 、ヒドロロキシピバルアルデヒドとトリメ
チロ−ルプロパンの縮合物のジアクリレート（ＫＡＹＡ
ＲＡＤ Ｒ−６０４（日本化薬（株））70ｇ、光開始剤
（イルガキュア−１８４（チバ・ガイギ−社製）1.0 ｇ
を充分に撹はん、溶解し均一な混合物とした。この樹脂
組成物を実施例１と同様に処理し、樹脂封止された発光
ダイオ−ドを得た。このようにして製造した発光ダイオ
−ドの特性は第３表の通りであった。

【００２６】

【００２７】実施例４ 実施例２で合成したウレタンアクリレート（Ｂ）15ｇ，
（Ｃ）5 ｇ、ヒドロロキシピバルアルデヒドとトリメチ
ロ−ルプロパンの縮合物のジアクリレート（ＫＡＹＡＲ
ＡＤ Ｒ−６０４（日本化薬（株））80ｇ、染料 ＫＡ
ＹＡＳＥＴ ＲＥＤ Ｂ 0.01ｇ、 光開始剤（イルガ
キュア−１８４、チバ・ガイギ−社製）0.5 ｇを充分に
撹はん、溶解し均一な混合物とした。高圧水銀灯の出力
を120W/cm から240W/cm 、照射線量を600 ｍｊ／ｃｍ²
から1200ｍｊ／ｃｍ² とした以外はすべて、実施例１と
同様にして樹脂組成物を処理して、樹脂封止された発光
ダイオ−ドを得た。このようにして製造した発光ダイオ
−ドの特性は第４表の通りであった。

【００２８】

【００２９】

【発明の効果】生産性が高く、しかも、内部歪やクラッ
ク、変色がなく、輝度の劣化も少ない無色透明の発光ダ
イオ−ド封止に適した活性エネルギ−線硬化樹脂組成物
が得られた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリカ−ボネ−トジオ−ル［１］及び／又
   はポリカプロラクトンジオ−ル［２］より得られるジ
   （メタ）アクリレートを含有することを特徴とする発光
   ダイオ−ド素子封止用活性エネルギ−線硬化樹脂組成物
2. 【請求項２】請求項１に記載の樹脂組成物の硬化物