JPH08269171A - Led用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Led用エポキシ樹脂組成物

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JPH08269171A
JPH08269171A JP7078755A JP7875595A JPH08269171A JP H08269171 A JPH08269171 A JP H08269171A JP 7078755 A JP7078755 A JP 7078755A JP 7875595 A JP7875595 A JP 7875595A JP H08269171 A JPH08269171 A JP H08269171A
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JP
Japan
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epoxy resin
curing accelerator
resin composition
curing
bisphenol
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Withdrawn
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JP7078755A
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English (en)
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Toshihide Maeda
俊秀 前田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水酸化アルミニウムの生成を低減し、組成と
してAlを含む光半導体の高温高湿の環境下における通
電の信頼性を向上させるエポキシ樹脂組成物を提供す
る。 【構成】 ビスフェノールA型、ビスフェノールF型及
び脂環式エポキシ樹脂の少なくとも1つのエポキシ樹脂
に、リン系ブロム塩硬化促進剤、アミン系硬化促進剤及
びメルカプトシランカップリング剤を所定量配合する。
そして、エポキシ樹脂に対し、当量比1.0〜1.2の
酸無水物硬化剤を加え、硬化条件100〜120℃、5
〜15時間で硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Alを含む光半導体の
封止樹脂であるLED用エポキシ樹脂組成物に関し、特
に光半導体の高温高湿の環境下において通電の信頼性に
優れたエポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光半導体、特にLED(発光ダイ
オード)は高輝度化に伴ない、用途が拡大している。1
980年代前半まではLEDの輝度は100mcdにす
ぎず、用途はオーディオ機器やOA機器のパイロットラ
ンプ等の屋内使用のインジケータに限られていたが、1
983年頃からGaAlAsよりなるLEDの開発によ
り赤色の輝度が一気に高まり、屋外用の光源としての実
用化が始まった。ここ数年来、高輝度GaAlAsLE
Dの輝度は2000〜3000mcdまでに達し、車載
用のハイマウントストップランプ等に用いられている。
【0003】また、赤色と平行して緑色のGaPLED
も高輝度化が進み、800mcdまで達している。この
ように赤色及び緑色のLEDの高輝度化により、屋内に
限られていた用途が道路情報板や大面積表示板といった
屋外にまで広がってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】LEDの用途の拡大に
より、LEDに対する信頼性の要求レベルも高まってい
る。屋外ではLEDは温度や湿度が変化する環境にさら
され、温度変化により発生する封止樹脂のストレスによ
る発光素子の劣化、及びリードフレームと封止樹脂との
界面及び樹脂バルクから浸入する水分に起因する発光素
子の劣化が大きな課題となっている。特に組成としてA
lを含んだ光半導体としてのGaAlAsLEDの場
合、素子のAl混晶比が高くなると、高温高湿の環境下
における水酸化アルミニウムの生成に基づく輝度劣化が
発生し、劣化が進行すると、素子に亀裂が発生し断線す
るといった致命的な現象が起こる。
【0005】前記に鑑み、本発明は、水酸化アルミニウ
ムの生成を低減し、組成としてAlを含む光半導体の高
温高湿の環境下における通電の信頼性を向上させるエポ
キシ樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の問題
点を解決するため、鋭意研究した結果、以下のことを見
いだした。
【0007】以下、水酸化アルミニウム生成のメカニズ
ムについて説明する。素子近傍に水分が浸入してくる
と、N電極近傍では、 O2 +2H2 O+4e→4OH-2 O+e→OH- +1/2H2 の反応によりOH- が発生してpHが上昇する。このO
- は、 Al+3OH- →Al(OH)3 +3e の反応により水酸化アルミニウムを生成するものと考え
られる。即ち、GaAlAsLEDの劣化の主要因は、
LED内に浸入した水が電気分解した結果、発生したO
- である。従って、水酸化アルミニウムの生成を抑え
るためには、以下の3項の対策を施すことで解決でき
る。
【0008】1)LED内への水の侵入を防ぐ。
【0009】2)水の電気分解を抑制するため、LED
内に侵入してきた水の電気伝導度を抑える。
【0010】3)発生したOH- に対しては、LED内
に侵入してきた水のpHを下げることで中和する。
【0011】1)に対してはメルカプトシランカップリ
ング剤を添加することにより樹脂とリードフレームとの
界面接着性を上げ、さらに水の樹脂バルク透過性に影響
を及ぼす樹脂の自由体積を小さくするために硬化温度を
低めに設定する。
【0012】また、2)及び3)についてはトレードオ
フの関係、つまり、水の電気伝導度を抑えるためには、
pHは上げなければならない。そこで本発明者らは、硬
化促進剤にアミン系の硬化促進剤を併用することで、水
の電気伝導度を抑え、発生したOH- に対しては、エポ
キシ樹脂に対して硬化剤の当量比を上げ、中和すること
で解決した。
【0013】本発明は、前記の知見に基づいてなされた
ものであり、硬化促進剤にリン系ブロム塩硬化促進剤及
びアミン系硬化促進剤の少なくとも1つを含有すること
により、水の電気伝導度を抑えるものである。
【0014】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、LED用エポキシ樹脂組成物を、ビスフェノールA
型、ビスフェノールF型及び脂環式エポキシ樹脂の少な
くとも1つを含むエポキシ樹脂と、酸無水物硬化剤と、
リン系ブロム塩硬化促進剤及びアミン系硬化促進剤を含
む硬化促進剤とからなる構成とするものである。
【0015】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記硬化促進剤として、前記リン系ブロム塩硬化促進剤及
び前記アミン系硬化促進剤がエポキシ当量125〜25
0の前記エポキシ樹脂100重量部に対してそれぞれ1
〜2重量部含まれているという構成を付加するものであ
る。
【0016】請求項3の発明は、請求項1又は2の構成
に、前記酸無水物硬化剤の当量比はエポキシ当量125
〜250の前記エポキシ樹脂に対して1.0〜1.2で
あるという構成を付加するものである。
【0017】請求項4の発明は、請求項1〜3ののいず
れか1項の構成に、メルカプトシランカップリング剤よ
りなる添加剤がエポキシ当量125〜250の前記エポ
キシ樹脂100重量部に対して1〜3重量部含まれてい
るという構成を付加するものである。
【0018】請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれ
か1項の構成に、前記エポキシ樹脂の硬化条件は、10
0〜120℃の温度下において、5〜15時間であると
いう構成を付加するものである。
【0019】
【作用】請求項1の構成により、硬化促進剤にリン系ブ
ロム塩硬化促進剤及びアミン系硬化促進剤を含むので、
侵入した水の電気伝導度を抑えることができる。
【0020】請求項2の構成により、硬化促進剤に所定
量のリン系ブロム塩硬化促進剤及びアミン系硬化促進剤
を含むので、侵入した水の電気伝導度を確実に抑えるこ
とができる。
【0021】請求項3の構成により、エポキシ樹脂に対
して酸無水物硬化剤の当量比を上げるので、発生したO
- を中和することができる。
【0022】請求項4の構成により、所定量のメルカプ
トシランカップリング剤を添加するので、組成としてA
lを含む光半導体の高温高湿の環境下における樹脂とリ
−ドフレ−ムとの界面接着性を上げることができる。
【0023】請求項5の構成により、硬化温度を低めに
設定するので、水の樹脂バルク透過性に影響を及ぼす樹
脂の自由体積を小さくすることができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
GaAlAsLEDを封止するために、ビスフェノール
A型からなるエポキシ樹脂100重量部に対し、リン系
ブロム塩硬化促進剤及びアミン系硬化促進剤をそれぞれ
1〜2重量部添加すると共に、添加剤としてメルカプト
シランカップリング剤を1〜3重量部添加する。そし
て、エポキシ樹脂に対し当量比が1.0〜1.2となる
ように酸無水物硬化剤を加え、硬化条件100〜120
℃、5〜15時間で硬化させる。
【0025】エポキシ樹脂の組成物としてメルカプトシ
ランカップリング剤を添加することにより樹脂とリード
フレームとの界面接着性をあげ、さらに水の樹脂バルク
透過性に影響を及ぼす樹脂の自由体積を小さくするため
に硬化温度を低めに設定する。このことにより、LED
内への水の浸入を防ぐことができるので、LED内での
水酸化アルミニウムの生成を抑えることができる。
【0026】また、硬化促進剤にアミン系の硬化促進剤
を併用することで、水の電気伝導度を抑えると共に、発
生したOH- に対しては、エポキシ樹脂に対して硬化剤
の当量比をあげて中和する。これによって、水の電気分
解を抑制するため、LED内に浸入してきた水の電気伝
導度を抑えると共に、発生したOH- に対しては、LE
D内に浸入してきた水のpHを下げることで中和するこ
とができる。
【0027】高温高湿連続通電試験:温度85℃、湿度
85%、電流5mAで、本発明の一実施例の2つのサン
プル及び従来例のそれぞれに対して1000時間連続通
電を行ない、輝度残存率を評価した。その結果を表1に
示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1より、高温高湿通電試験において、従
来例では1000時間で11%の残存率しかなく明らか
に輝度劣化が認められるのに対し、本実施例では約80
%の残存率であり、良好な結果が得られた。
【0030】尚、本実施例ではビスフェノールA型のエ
ポキシ樹脂を用いたが、ビスフェノールF型とA型はそ
の特性と構造が類似しており、ビスフェノールF型も同
様に使用できる。さらに、光半導体素子としてGaAl
AsLEDを用いたが、他の組成としてAlを含む光半
導体に対しても同様な効果がある。
【0031】
【発明の効果】請求項1の発明に係るLED用エポキシ
樹脂組成物によると、リン系ブロム塩硬化促進剤及びア
ミン系硬化促進剤を含み、侵入した水の電気伝導度を抑
えるので、組成としてAlを含む光半導体の高温高湿の
環境下におけるOH- による水酸化アルミニウム生成に
基づく輝度劣化を低減することができ、光半導体の性能
を著しく向上させることができる。
【0032】請求項2の発明に係るLED用エポキシ樹
脂組成物によると、所定量のリン系ブロム塩硬化促進剤
及びアミン系硬化促進剤を含み、侵入した水の電気伝導
度を確実に抑えるので、組成としてAlを含む光半導体
の高温高湿の環境下におけるOH- による水酸化アルミ
ニウム生成に基づく輝度劣化を低減することができ、光
半導体の性能を著しく向上させることができる。
【0033】請求項3の発明に係るLED用エポキシ樹
脂組成物によると、エポキシ樹脂に対して酸無水物硬化
剤の当量比を上げ、発生したOH- を中和するので、組
成としてAlを含む光半導体の高温高湿の環境下におけ
るOH- による水酸化アルミニウム生成に基づく輝度劣
化を低減することができ、光半導体の性能を著しく向上
させることができる。
【0034】請求項4の発明に係るLED用エポキシ樹
脂組成物によると、所定量のメルカプトシランカップリ
ング剤を添加し、組成としてAlを含む光半導体の高温
高湿の環境下における樹脂とリードフレームとの界面接
着性をあげるので、水の侵入を防止し、組成としてAl
を含む光半導体の高温高湿の環境下におけるOH- によ
る水酸化アルミニウム生成に基づく輝度劣化を低減する
ことができ、光半導体の性能を著しく向上させることが
できる。
【0035】請求項5の発明に係るLED用エポキシ樹
脂組成物によると、硬化温度を低めに設定し、水の樹脂
バルク透過性に影響を及ぼす樹脂の自由体積を小さくす
るので、水の侵入を防止し、組成としてAlを含む光半
導体の高温高湿の環境下におけるOH- による水酸化ア
ルミニウム生成に基づく輝度劣化を低減することがで
き、光半導体の性能を著しく向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 33/00 H01L 33/00 N

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスフェノールA型、ビスフェノールF
    型及び脂環式エポキシ樹脂の少なくとも1つを含むエポ
    キシ樹脂と、 酸無水物硬化剤と、 リン系ブロム塩硬化促進剤及びアミン系硬化促進剤を含
    む硬化促進剤とからなることを特徴とするLED用エポ
    キシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 前記硬化促進剤として、前記リン系ブロ
    ム塩硬化促進剤及び前記アミン系硬化促進剤がエポキシ
    当量125〜250の前記エポキシ樹脂100重量部に
    対してそれぞれ1〜2重量部含まれていることを特徴と
    する請求項1に記載のLED用エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 前記酸無水物硬化剤の当量比はエポキシ
    当量125〜250の前記エポキシ樹脂に対して1.0
    〜1.2であることを特徴とする請求項1又は2に記載
    のLED用エポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 メルカプトシランカップリング剤よりな
    る添加剤がエポキシ当量125〜250の前記エポキシ
    樹脂100重量部に対して1〜3重量部含まれているこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のL
    ED用エポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 前記エポキシ樹脂の硬化条件は、100
    〜120℃の温度下において、5〜15時間であること
    を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のLE
    D用エポキシ樹脂組成物。
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