JPH05287082A - 超微粒子分散樹脂組成物の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 予め有機溶媒に超微粒子を分散させ、ついで
この超微粒子分散溶液と樹脂成分を混合させ、樹脂成分
中に上記超微粒子を分散させることにより超微粒子分散
樹脂組成物を作製する。 【効果】 内部応力の低減が図られ、しかも光透過性に
優れている。したがって、光半導体素子の封止用樹脂組
成物として用いると、輝度が劣化するという問題も生じ
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光透過性および低応
力性の双方に優れた超微粒子分散樹脂組成物の製法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、オプトエレクトロニクスの分
野において、透明樹脂が、例えば光学用接着剤，光ファ
イバー素材，光半導体用封止材料等に利用されている。
しかし、上記透明樹脂を用いると、内部応力が発生し、
その結果、オプトデバイスの機能を低下させるという問
題点が生じる。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）の場
合、透明樹脂を封止樹脂として用いると、応力発生によ
り輝度が低下してしまう。そこで、透明樹脂の高透明性
を保持したままで、内部応力を低減させることが切望さ
れている。そして、上記のような要望を達成するため
に、本発明者らは、すでに、光の波長よりも充分に小さ
いシリカ系粒子を透明樹脂に充填することにより、樹脂
の線膨張係数を小さくし、透明で内部応力の低い封止樹
脂が得られることを見出し出願している（特願平３−１
３３４１８号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光の波
長よりも充分に小さい超微粒子は、表面積が非常に大き
いため、単に透明樹脂と混合して練り込んだだけでは不
安定な状態であり二次凝集してしまう。その結果、大き
い粒子に形成されてしまい、樹脂全体が白濁して透明性
が低下してしまうというように、上記のような方法では
高い透明性を有し、しかも内部応力の低いものを得るの
は未だ不充分である。

【０００４】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、光透過率および低応力性の双方に優れた超微
粒子分散樹脂組成物の製法の提供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の超微粒子分散樹脂組成物の製法は、予め
有機溶媒に超微粒子を分散させ、ついでこの超微粒子分
散溶液と樹脂成分を混合させ、樹脂成分中に上記超微粒
子を分散させるという構成をとる。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明者らは、内部応力が小さく、
しかも光透過性に優れた封止樹脂を得るために一連の研
究を重ねた。その結果、超微粒子を樹脂成分に単に練り
込むのではなく、予め有機溶媒中に超微粒子を分散させ
て、つぎにこの超微粒子分散溶液と樹脂成分を混合させ
ると、樹脂成分中で超微粒子は二次凝集せずに均一に分
散されることを突き止めた。そして、この方法で得られ
た超微粒子分散樹脂組成物を光半導体素子の封止用樹脂
組成物として用いると、所期の目的が達成されることを
見出しこの発明に到達した。

【０００７】つぎに、この発明について詳しく説明す
る。

【０００８】この発明の超微粒子分散樹脂組成物の製法
では、超微粒子と、上記超微粒子を分散させる有機溶媒
と、樹脂成分とが用いられる。

【０００９】上記超微粒子としては、光半導体素子を封
止する場合シリカ系微粒子が用いられ、特に透明性を発
現するためには、その粒子径が０．１μｍ以下のものを
用いるのが好ましい。特に好ましくは０．０２μｍ以下
である。このような微細なシリカ系微粒子は、例えばア
ルコキシシランを水の存在下で反応させることによって
合成される。または、水中でケイ酸ナトリウムからナト
リウムイオンを取り除いて得られるケイ酸を重合するこ
とによって合成される。そして、このようにして合成さ
れたシリカ系微粒子は水に分散しており、これを有機溶
媒に分散させるには、徐々に水を有機溶媒に置換すれば
よい。例えばキシレン，メチルイソブチルケトン等のよ
うな水に不溶性の有機溶媒に置換する場合は、一旦、ア
ルコール類等の水溶性の有機溶媒に置換すればよい。

【００１０】上記超微粒子を分散させる有機溶媒として
は、樹脂成分を溶解可能なものが用いられ、例えばメタ
ノール，エタノール，プロパノール，ブタノール，キシ
レン，トルエン，ヘキサン，エチレングリコール，メチ
ルエーテル，メチルエチルエーテル，エチルエーテル，
プロピルエーテル，テトラヒドロフラン，ジメチルアセ
トアミド，ジメチルホルムアミド，アセトン，メチルエ
チルケトン，シクロヘキサノン，ジオキサン，メチルイ
ソブチルケトン等があげられる。これらは単独でもしく
は併せて用いられる。

【００１１】また、後に混合する樹脂成分が水溶性なら
ば水を用いてもよい。

【００１２】なお、上記超微粒子の分散性の向上のため
に、界面活性剤を用いることができる。上記界面活性剤
としては、上記有機溶媒の種類によって適宜に選択され
る。そして、光半導体装置の耐湿信頼性を考慮すると、
ノニオン性のものを用いることが好ましい。

【００１３】上記樹脂成分は、上記有機溶媒に対して可
溶性を有するものであれば、熱可塑性樹脂および熱硬化
性樹脂のいずれであってもよい。

【００１４】上記熱可塑性樹脂としては、ポリメチルメ
タクリレート，ポリエチルアクリレート，ポリブチルア
クリレート，ポリエチルアクリレート，ポリメチルアク
リレート，ポリアクリルアミド等のアクリル系樹脂、ポ
リスチレン，ポリカーボネート，ポリスルホン，ポリビ
ニルアルコール等があげられる。そして、上記樹脂は、
共重合体であってもよい。

【００１５】上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹
脂，ポリイミド等があげられる。

【００１６】上記樹脂のなかでも、光半導体封止用樹脂
としては、透明性エポキシ樹脂を用いることが好まし
く、上記透明性エポキシ樹脂としては、例えばビスフェ
ノール型エポキシ樹脂，脂環式エポキシ樹脂等があげら
れる。また、場合により他のエポキシ樹脂、例えばトリ
グリシジルイソシアヌレート等を併用してもよい。そし
て、上記他のエポキシ樹脂を併用する場合、その配合割
合は、通常、エポキシ樹脂全体の５０重量％（以下
「％」と略す）以下に設定することが好適である。この
ようなエポキシ樹脂としては、一般に、エポキシ当量１
００〜１０００、軟化点１２０℃以下のものが用いられ
る。なお、上記透明性エポキシ樹脂の透明性とは、着色
透明の場合も含み、厚み１ｍｍ相当で、６００ｎｍの波
長の光透過率が８０〜１００％のものをいう（分光光度
計により測定）。

【００１７】さらに、上記樹脂成分には、硬化剤，硬化
触媒，染料，変性剤，変色防止剤，老化防止剤，離型
剤，反応性ないし非反応性の希釈剤等の従来公知の添加
剤を添加することができる。

【００１８】上記硬化剤、特に透明性エポキシ樹脂の硬
化剤としては、例えば酸無水物系硬化剤等があげられ
る。上記酸無水物系硬化剤としては、分子量約１４０〜
２００のものを用いるのが好ましく、具体的にはヘキサ
ヒドロ無水フタル酸，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，メチルテトラヒドロ無水
フタル酸等の無色ないし淡黄色の酸無水物等があげられ
る。上記酸無水物系硬化剤の配合量は、上記透明性エポ
キシ樹脂１００重量部（以下「部」と略す）に対して５
０〜２００部の範囲に設定することが好ましい。

【００１９】上記硬化触媒としては、三級アミン，イミ
ダゾール化合物および有機金属錯塩等があげられる。

【００２０】この発明における超微粒子分散樹脂組成物
は、上記各成分を用いて例えばつぎのようにして製造さ
れる。すなわち、まず予め、超微粒子を有機溶媒に分散
させる。ついで、上記超微粒子が分散された有機溶媒溶
液と、樹脂成分とを混合することにより樹脂成分中に上
記超微粒子を分散させる。このとき、必要により加熱し
て樹脂成分を溶解してもよい。このようにして超微粒子
分散樹脂組成物が製造される。

【００２１】そして、上記超微粒子が分散された樹脂組
成物を脱溶媒することにより樹脂組成物が作製される。

【００２２】上記脱溶媒は、室温減圧または加熱減圧す
ることにより行われる。

【００２３】また、上記超微粒子を有機溶媒中に分散さ
せる場合において、有機溶媒中での分散性が良好でない
とき、あるいは超微粒子が水中で合成されたものである
ときは、水に分散した状態から、水を徐々に有機溶媒に
置換してもよい。

【００２４】さらに、上記樹脂成分に添加する硬化剤，
硬化触媒，染料，変性剤，変色防止剤，老化防止剤，離
型剤，反応性ないし非反応性の希釈剤等の従来公知の添
加剤は、上記脱溶媒終了後に添加してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明は、予め有機溶
媒に超微粒子を分散させ、ついでこの超微粒子分散溶液
と樹脂成分を混合させ、樹脂成分中に上記超微粒子を分
散させて超微粒子分散樹脂組成物を製造する。このた
め、得られる樹脂組成物中には、超微粒子が均一に分散
しており、例えば光半導体素子の封止用樹脂材料とし
て、これを用いると、低応力性はもちろん、光透過性に
おいても優れたものが得られる。

【００２６】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２７】

【実施例１】まず、メチルイソブチルケトン１４０部と
ノニオン性界面活性剤１部からなる有機溶媒中に平均粒
子径１８ｎｍのシリカ系微粒子６０部が分散した状態の
シリカ系微粒子分散溶液を作製した。ついで、上記シリ
カ系微粒子分散溶液に、下記に示す組成からなるエポキ
シ樹脂組成物６０．６部を添加し、１００℃で樹脂成分
を溶解させた。

【００２８】 〔エポキシ樹脂組成物の組成〕 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５） ３０．０部 メチルヘキサヒドロ無水フタル酸 ３０．０部 老化防止剤 ０．６部

【００２９】そして、これを減圧して脱溶媒した後、硬
化触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．
２部を添加混合し、シリカ系微粒子分散透明樹脂組成物
を得た。このようにして得られたシリカ系微粒子分散透
明樹脂組成物を、１２０℃で熱硬化して得られた硬化物
の光透過率は、厚み４ｍｍで８５％という高い値であっ
た。

【００３０】

【実施例２】まず、ジメチルアセトアミド４２０部とノ
ニオン性界面活性剤３部からなる有機溶媒中に、平均粒
子径１４ｎｍのシリカ系微粒子１８０部が分散した状態
のシリカ系微粒子分散溶液を作製した。ついで、上記シ
リカ系微粒子分散溶液に、下記に示す組成からなるエポ
キシ樹脂組成物７５部を添加し、１１０℃で樹脂成分を
溶解させた。

【００３１】 〔エポキシ樹脂組成物の組成〕 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量６４０） ４０．０部 トリグリシジルイソシアヌレート １０．０部 テトラヒドロ無水フタル酸 ２２．０部 老化防止剤 ３．０部

【００３２】そして、これを減圧して脱溶媒した後、硬
化触媒として２−エチル−４−メチルイミダゾール０．
４部を添加混合し、シリカ系微粒子分散透明樹脂組成物
を得た。このようにして得られたシリカ系微粒子分散透
明樹脂組成物を、１５０℃で熱硬化して得られた硬化物
の光透過率は、厚み４ｍｍで８５％という高い値であっ
た。

【００３３】

【比較例】平均粒子径５０ｎｍのシリカ系微粒子６０部
と、下記に示す組成からなるエポキシ樹脂組成物６０．
６部を混合した。

【００３４】 〔エポキシ樹脂組成物の組成〕 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５） ３０．０部 メチルヘキサヒドロ無水フタル酸 ３０．０部 老化防止剤 ０．６部 ２−エチル−４−メチルイミダゾール ０．２部

【００３５】このものは、シリカ系微粒子が凝集して樹
脂組成物が白濁してしまい、透明度の高いものが得られ
なかった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め有機溶媒に超微粒子を分散させ、つ
   いでこの超微粒子分散溶液と樹脂成分を混合させ、樹脂
   成分中に上記超微粒子を分散させることを特徴とする超
   微粒子分散樹脂組成物の製法。
2. 【請求項２】 樹脂成分が透明エポキシ樹脂であって、
   上記透明エポキシ樹脂と超微粒子の分散溶液とを均一混
   合し、ついで脱溶媒して透明エポキシ樹脂組成物を作製
   する請求項１記載の超微粒子分散樹脂組成物の製法。
3. 【請求項３】超微粒子の粒子径が、０．１μｍ以下であ
   る請求項１または２記載の超微粒子分散樹脂組成物の製
   法。