Термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы и полупроводниковое устройство

Термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы и полупроводниковое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Данное изобретение относится к термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы, имеющей превосходные свойства высвобождения из формы, текучесть и надежность при высокотемпературном хранении, которая показывает, будучи отвержденной, высокую светостойкость со сниженным термообесцвечиванием и, в частности, со сниженным пожелтением, а также высокую надежность. Данное изобретение также относится к полупроводниковому устройству, имеющему светоизлучающий элемент, светопринимающий элемент или другой элемент, капсулированный отвержденным продуктом такой термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы.

Со снижением толщины и размера, а также увеличением мощности полупроводниковых и электронных устройств более жесткие требования выдвигаются к надежности материалов, используемых для капсулирования полупроводниковых и электронных устройств. Например, светоизлучающий диод ((СИД)(LED)), лазерный диод ((ЛД) (LD)) и другие полупроводниковые устройства используются для различных индикаторов и источников света благодаря их малому размеру, яркому цвету света, негорению (благодаря природе полупроводникового устройства), лучшим рабочим характеристикам и стойкости к повторяющимся операциям релейного режима работы.

Полифталамидные ((ПФА)(РРА)) смолы широко используются как материал для оптопар и других полупроводниковых и электронных устройств, использующих полупроводниковые элементы.

Однако со значительными достижениями в технологии оптических полупроводников оптические полупроводниковые устройства теперь используют более высокую оптическую силу и более короткую длину волны, и материалы капсулирования и корпуса, используемые в настоящее время для оптопар и других оптических полупроводниковых устройств, которые способны излучать и принимать пучок высокой энергии, являются дальше недостаточными. Более конкретно, материалы капсулирования и корпуса для полупроводникового элемента, использующие ПФА-смолу в качестве неокрашенного или белого материала, вероятно, страдают от таких проблем, как значительное ухудшение длительного использования, неравномерное обесцвечивание, отслаивание и снижение механической прочности, и имеется необходимость эффективного решения таких проблем.

В частности, Японская заявка № 2656336 рассматривает оптическое полупроводниковое устройство, в котором капсулирование осуществляется при отверждении композиции эпоксидной смолы, капсулирующей полупроводник, В-стадии, содержащей эпоксидную смолу, отвердитель и ускоритель отверждения, которые однородно смешиваются на молекулярном уровне. В данном случае эпоксидная смола, главным образом, содержит эпоксидную смолу бисфенол А или эпоксидную смолу бисфенол F, а также указано использование триглицидилизоцианата. Однако триглицидилизоцианат используется в примерах указанной заявки при введении небольшого количества в бисфенольную эпоксидную смолу, и в исследовании авторов настоящего изобретения композиция эпоксидной смолы, капсулирующей полупроводник, В-стадии имеет проблемы пожелтения при длительном хранении при высокой температуре.

Использование триазинпроизводной эпоксидной смолы в композиции эпоксидной смолы для капсулирования светоизлучающего элемента описано в JP-A 2000-196151, JP-A 2003-224305 и JP-A 2005-306952. Указанные публикации, однако, не являются случаями, где эпоксидная смола В-стадии получается при использовании триазинпроизводной эпоксидной смолы с ангидридом кислоты.

Известные публикации, которые могут относиться к настоящему изобретению, включают в себя публикации, указанные выше, а также Японскую заявку № 3512732, JP-A 2001-234032 и JP-A 2002-302533 и Electronics Packaging Technology, April 2004.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение выполнено ввиду ситуации, описанной выше, и целью настоящего изобретения является создание термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы, которая обеспечивает отвержденный продукт, который является гомогенным и сохраняет белизну, теплостойкость и светостойкость в течение длительного времени с пониженным пожелтением. Другой целью настоящего изобретения является создание полупроводникового устройства, содержащего полупроводниковый элемент, капсулированный отвержденным продуктом термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы.

Для того чтобы реализовать цели, описанные выше, авторами настоящего изобретения проведено широкое исследование и выполнено настоящее изобретение, и настоящее изобретение предусматривает в первую очередь термоотверждающуюся композицию эпоксидной смолы, содержащую

(А) реакционную смесь триазинпроизводной эпоксидной смолы и ангидрида кислоты при отношении эквивалента эпоксидной группы к эквиваленту ангидрида кислоты 0,6-2,0,

(В) внутренний агент высвобождения из формы,

(С) отражающий материал,

(D) неорганический наполнитель и

(Е) катализатор отверждения

в качестве неотъемлемых компонентов, где внутренний агент высвобождения из формы компонента (В) содержит в комбинации сложный карбоксилатный эфир, представленный следующей общей формулой (1):

в которой R¹¹ и R¹² представляют собой независимо алкильную группу, представленную C_nH_2n+1, где n представляет собой число от 1 до 30,

и соединение, представленное следующей общей формулой (2):

в которой R^1, R² и R³ независимо выбраны из Н, -ОН, -OR и -OCOC_aH_b при условии, что, по меньшей мере, один из R^1, R² и R³ включает в себя -OCOC_aH_b; R представляет собой алкильную группу, представленную C_nH_2n+1 (в которой n представляет собой целое число от 1 до 30), а представляет собой целое число от 10 до 30, и b представляет собой целое число от 17 до 61.

Первая термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы обеспечивает отвержденный продукт, который является гомогенным и сохраняет белизну, теплостойкость и светостойкость в течение длительного времени с пониженным пожелтением. Первая термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы также имеет превосходные свойства формования и свойства высвобождения из формы.

Предпочтительно, общее содержание сложного карбоксилатного эфира формулы (1) и соединения формулы (2) компонента (В) во всей композиции составляет 0,2-5,0% масс., и массовое отношение сложного карбоксилатного эфира формулы (1) к соединению формулы (2) находится в интервале от 1:5 до 10:1.

Настоящее изобретение, во-вторых, предусматривает термоотверждающуюся композицию эпоксидной смолы, содержащую

(А) реакционную смесь триазинпроизводной эпоксидной смолы и ангидрида кислоты при отношении эквивалента эпоксидной группы к эквиваленту ангидрида кислоты 0,6-2,0,

(F) упрочняющий материал,

(В) внутренний агент высвобождения из формы,

(С) отражающий материал,

(D) неорганический наполнитель и

(Е) катализатор отверждения

в качестве неотъемлемых компонентов, где компонент (F) представляет собой триклиный силикатный минерал, представленный химической формулой CaSiO₃.

Вторая термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы обеспечивает отвержденный продукт, который является гомогенным и сохраняет белизну, теплостойкость и светостойкость в течение длительного времени, и, в частности, отвержденный продукт, который имеет превосходные механическую прочность, теплостойкость и светостойкость.

Предпочтительно, содержание упрочняющего материала компонента (F) составляет 1-80% масс. от всей композиции, и внутренний агент высвобождения из формы компонента (В) содержит глицеринмоностеарат, имеющий температуру плавления 50-70°C, и содержание внутреннего агента высвобождения из формы составляет 0,2-5,0% масс. всей композиции.

Термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения предназначена для использования в формовании корпуса полупроводникового элемента.

Настоящее изобретение также предусматривает полупроводниковое устройство, содержащее полупроводниковый элемент, капсулированный отвержденным продуктом вышеуказанной термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы.

Первая термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения показывает превосходные текучесть, стойкость к повторному течению, надежность в процессе высокотемпературного хранения и характеристику высвобождения из формы и обеспечивает отвержденный продукт, который является гомогенным и сохраняет белизну, теплостойкость и светостойкость в течение длительного времени с пониженным пожелтением. Вторая термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения показывает превосходные текучесть, стойкость к повторному течению, надежность в процессе высокотемпературного хранения и характеристику высвобождения из формы и обеспечивает отвержденный продукт, который имеет превосходную механическую прочность.

Соответственно, полупроводниковое устройство или электронное устройство, имеющее светоизлучающий элемент или светопринимающий элемент, такой как оптопара, капсулированный отвержденным продуктом композиции настоящего изобретения, является особенно используемым в промышленности.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен вид, показывающий вариант оптопары, полученной при использовании термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы настоящего изобретения.

На фиг.2 представлено поперечное сечение, показывающее один вариант первого установленного на поверхности светоизлучающего устройства.

На фиг.3 представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда свинцовый электрод помещен между верхней и нижней полуформами при получении первого установленного на поверхности светоизлучающего устройства.

На фиг.4 представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда свинцовый электрод помещен сэндвичеобразно между верхней и нижней полуформами при получении первого установленного на поверхности светоизлучающего устройства.

На фиг.5 представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда термоотверждающаяся смола вводится в полость верхней полуформы при получении первого установленного на поверхности светоизлучающего устройства литьевым прессованием.

На фиг.6 представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда устанавливается светоизлучающий элемент при получении первого установленного на поверхности светоизлучающего устройства.

На фиг.7 представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда светоизлучающий элемент капсулируется при получении первого установленного на поверхности светоизлучающего устройства.

На фиг.8 представлен вид в перспективе, показывающий один вариант второго установленного на поверхности светоизлучающего устройства.

На фиг.9 представлено поперечное сечение, показывающее такое же устройство.

На фиг.10 представлен вид сверху свинцовой рамки в таком же устройстве.

На фиг.11 показан способ получения установленного на поверхности светоизлучающего устройства. На фиг.11А представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда свинцовая рамка помещается между верхней и нижней полуформами; на фиг.11В представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда свинцовая рамка помещается сэндвичеобразно между верхней и нижней полуформами; поверхности светоизлучающего устройства; на фиг.11С представлено поперечное сечение, показывающее состояние после литьевого прессования; на фиг.11D представлено поперечное сечение, показывающее состояние, когда отливка смолы и свинцовая рамка должны быть разрезаны после установки и капсулирования светоизлучающего элемента.

На фиг.12 представлен вид сверху отливки смолы.

Подробное описание изобретения

(А) Реакционная смесь

В первой и второй термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы настоящего изобретения используемым полимерным компонентом является реакционная смесь триазинпроизводной эпоксидной смолы и ангидрида кислоты при отношении эквивалента эпоксидной группы к эквиваленту ангидрида кислоты 0,6-2,0.

(А-1) Триазинпроизводная эпоксидная смола

Когда триазинпроизводная эпоксидная смола, используемая для компонента (А-1) в настоящем изобретении, взаимодействует с ангидридом кислоты в определенном соотношении, и реакционная смесь используется как полимерный компонент термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы, отвержденный продукт термоотверждающейся композиции эпоксидной смолы обладает пониженным пожелтением, и полупроводниковое светоизлучающее устройство, в свою очередь, обладает сниженным старением даже после длительного использования. Триазинпроизводной эпоксидной смолой является, предпочтительно, эпоксидная смола, производная от 1,3,5-триазин-ядра. Эпоксидная смола, имеющая изоциануратное кольцо, имеет превосходные светостойкость и электрические изоляционные свойства, и эпоксидная смола может, предпочтительно, содержать 2 или 3 эпокси-группы на одно изоциануратное кольцо. Примеры такой триазинпроизводной эпоксидной смолы включают в себя трис(2,3-эпоксипропил)изоцианурат, трис(α-метилглицидил)изоцианурат и трис(α-метилглицидил)изоцианурат.

Триазинпроизводная эпоксидная смола, используемая в настоящем изобретении, может, предпочтительно, иметь температуру размягчения 90-125°C. В настоящем изобретении термин «триазинпроизводная эпоксидная смола» не включает триазинпроизводную эпоксидную смолу, имеющую гидрированное триазиновое кольцо.

(А-2) Ангидрид кислоты

Ангидрид кислоты, используемый для компонента (А-2) в настоящем изобретении, действует как отвердитель и для реализации улучшенной светостойкости, ангидрид кислоты представляет собой, предпочтительно, неароматический ангидрид кислоты, не имеющий двойной связи углерод-углерод. Такие ангидриды кислоты включают в себя гексагидрофталевый ангидрид, метилгексагидрофталевый ангидрид, триалкилтетрагидрофталевый ангидрид и гидрированный метилнадиковый ангидрид, которые могут использоваться по отдельности или в комбинации двух или более. Среди них предпочтительным является метилгексагидрофталевый ангидрид. Указанные кислотноангидридные отвердители могут использоваться по отдельности или в комбинации двух или более.

Кислотноангидридный отвердитель может быть введен так, что на 1 эквивалент кислотноангидридной группы присутствует 0,6-2,0 эквивалента, предпочтительно, 1,0-2,0 эквивалента и, более предпочтительно, 1,2-1,6 эквивалента эпокси-группы триазинпроизводной эпоксидной смолы. Когда на 1 эквивалент кислотноангидридной группы присутствует менее 0,6 эквивалента эпокси-группы, отверждение является недостаточным, и это может дать в результате сниженную надежность. Когда на 1 эквивалент кислотноангидридной группы присутствует более 2,0 эквивалентов эпокси-группы, отверждение является недостаточным, излишек отвердителя может оставаться в отвержденном продукте, и это может дать в результате плохую влагостойкость отвержденного продукта.

В настоящем изобретении компоненты (А-1) и (А-2) или компоненты (А-1) и (А-2) вместе с антиоксидантом, как описано ниже, могут предварительно взаимодействовать при 70-120°C и, предпочтительно, при 80-110°C, в течение 4-20 ч и, предпочтительно, в течение 6-15 ч, или, альтернативно, компоненты (А-1) и (А-2) вместе с катализатором отверждения, как описано ниже, или компоненты (А-1) и (А-2) вместе с антиоксидантом и катализатором отверждения, как описано ниже, предварительно взаимодействуют при 30-80°C или, предпочтительно, при 40-60°C, в течение 10-72 ч и, предпочтительно, в течение 36-60 ч с получением твердого материала, имеющего температуру размягчения 50-100°C и, предпочтительно, 60-90°C, и указанный твердый материал, предпочтительно, измельчается перед смешением с другими компонентами композиции. Когда реакционная смесь имеет температуру размягчения ниже 50°C, продукт реакции не является твердым, тогда как реакционная смесь, имеющая температуру размягчения выше 100°C, может дать в результате плохую текучесть. Когда время реакции является недостаточным, полимерный компонент является недостаточным, и продукт реакции не является твердым, тогда как избыточное время реакции может дать в результате чрезмерно сниженную текучесть. В настоящем изобретении температура размягчения определяется методом кольца и шара согласно JIS.

Реакционная смесь (твердая), получаемая из реакционной смеси триазинпроизводной эпоксидной смолы (компонент (А-1)) и ангидрида кислоты (компонент (А-2)), представляет собой, предпочтительно, смесь, содержащую высокомолекулярный компонент, имеющий молекулярную массу выше 1500, компонент промежуточной молекулярной массы, имеющий молекулярную массу 300-1500, и мономерный компонент при содержании 20-70% масс. высокомолекулярного компонента, 10-60% масс. компонента промежуточной молекулярной массы и 10-40% масс. мономерного компонента, как определено гельпроникающей хроматографией (ГПХ) с образцом при концентрации 0,2% и количестве загрузки 50 мкл с использованием подвижной фазы 100% ТГФ и скорости потока 1,0 мл/мин при температуре 40°C с использованием РИ-рефрактометра.

Когда для компонента (А-1) используется триглицидилизоцианат, реакционная смесь содержит продукт реакции, представленный следующей формулой (3), и, в частности, когда ангидридом кислоты компонента (А-2) является метилгексагидрофталевый ангидрид, реакционная смесь содержит продукт реакции, представленный следующей формулой (4):

в которых R⁴ представляет собой остаток ангидрида кислоты, m представляет собой число от 0 до 200 и, предпочтительно, 0-100, со средней молекулярной массой 500-100000. Как описано выше, реакционная смесь настоящего изобретения, предпочтительно, содержит 10-60% масс. и, в частности, 10-40% масс., компонента промежуточной молекулярной массы, имеющего молекулярную массу 300-1500, и 10-40% масс. и, в частности, 15-30% масс., мономерного компонента.

(В) Внутренний агент высвобождения из формы

Композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения имеет внутренний агент высвобождения из формы, смешанный в качестве компонента (В), который смешивается для улучшения высвобождения из формы после формования.

Указанный внутренний агент высвобождения из формы содержит компонент, представленный общей формулой (2):

в которой R¹, R² и R³ независимо выбраны из Н, -ОН, -OR и -OCOC_aH_b при условии, что, по меньшей мере, один из R¹, R² и R³ включает в себя -OCOC_aH_b; R представляет собой алкильную группу, представленную C_nH_2n+1 (в которой n представляет собой целое число от 1 до 30), а представляет собой целое число от 10 до 30, и b представляет собой целое число от 17 до 61, и который имеет температуру плавления 50-70°C.

Обычные внутренние агенты высвобождения из формы, известные в технике, включают в себя природные воски, такие как карнаубский воск, и синтетические воски, такие как кислотный воск, полиэтиленовый воск, и эфир жирной кислоты. Однако многие из указанных восков обычно претерпевают пожелтение и ухудшение с промежутком времени в высокотемпературных условиях и при световом облучении, с получением в результате потери характеристик высвобождения из формы.

Среди них внутренний агент высвобождения из формы формулы (2) согласно настоящему изобретению показывает сниженное пожелтение при высокой температуре или облучении светом и сохраняет свои превосходные характеристики высвобождения из формы в течение длительного времени.

В соединении общей формулы (1), по меньшей мере, один из R¹, R² и R³ должен быть -OCOC_aH_b. Когда все R¹, R² и R³ представляют собой -ОН, получаемая композиция не показывает достаточные характеристики высвобождения из формы и достаточную теплостойкость. Напротив, включение -OCOC_aH_b в структуру реализует превосходные совместимость, теплостойкость и характеристики высвобождения из формы.

Что касается индексов а и b в -OCOC_aH_b, индекс а составляет 10-30 и, предпочтительно, 11-20. Когда индекс а составляет менее 10, получаемая композиция не может иметь достаточную стойкость к пожелтению, тогда как индекс а свыше 30 может дать в результате недостаточную совместимость и поэтому неудачу в реализации превосходного эффекта высвобождения из формы.

Что касается индекса b, C_aH_b представляет собой насыщенную или ненасыщенную алифатическую углеводородную группу. Когда C_aH_b представляет собой ненасыщенную углеводородную группу, она может, предпочтительно, содержать 1 или 2 ненасыщенные группы, и, предпочтительно, является ненасыщенной группой, в которой индекс b составляет (2а+1), (2а-1) или (2а-3), и, в частности, ненасыщенной группой, в которой индекс b составляет (2а+1) или (2а-1). Соответственно, индекс b представляет собой целое число от 17 до 61, предпочтительно, 19-41, более предпочтительно, 21-61, и, наиболее предпочтительно, 23-41.

Примеры включают в себя глицеринмонопальмитат, глицеринмоностеарат, глицеринмоно-12-гидроксистеарат, глицерин-три-12-гидроксистеарат, глицеринмонобегенат, пропиленгликольмонопальмитат, пропиленгликольмоностеарат и пропиленгликольмонобегенат.

Температура плавления и содержание летучего компонента, который улетучивается при высокой температуре, являются также важными для характеристик теплостойкости, и внутренний агент высвобождения из формы может иметь температуру плавления 50-90°C и, более предпочтительно, 65-85°C, а также содержание летучих компонентов при 250°C до 10% масс. Когда температура плавления является ниже 50°C, стойкость к пожелтению может быть недостаточной, тогда как температура плавления свыше 90°C может дать в результате недостаточную совместимость, а поэтому недостаточные характеристики высвобождения из формы. С точки зрения диспергируемости и совместимости предпочтительным является использование глицеринмоностеарата, имеющего температуру плавления 50-70°C. Также предпочтительным является пропиленгликолевый эфир жирной кислоты.

Внутренний агент высвобождения из формы формулы (2) может, предпочтительно, составлять 20-100% масс. и 50-100% масс. всего внутреннего агента высвобождения из формы (В). Остальная часть внутреннего агента высвобождения из формы (В) может содержать природный воск, кислотный воск или другой синтетический воск, как описано выше.

В первой композиции эпоксидной смолы настоящего изобретения внутренний агент высвобождения из формы может содержать соединение, представленное общей формулой (2), в комбинации со сложным карбоксилатным эфиром, представленным общей формулой (1):

в которой R¹¹ и R¹² представляют собой идентичную или различную алкильную группу, представленную C_nH_2n+1, где n представляет собой число от 1 до 30, предпочтительно, 2-28, и, более предпочтительно, 5-25. Использование такой смешанной системы также рекомендуется для второй композиции эпоксидной смолы.

Сложный карбоксилатный эфир общей формулы (1) также вносит вклад в предотвращение пожелтения при высокой температуре или при световом облучении, а также в поддержание хороших характеристик высвобождения из формы в течение длительного времени. Сложный карбоксилатный эфир общей формулы (1) и соединение формулы (2) могут использоваться при массовом соотношении (1):(2) от 1:5 до 10:1 и, более предпочтительно, от 1:4 до 8:1. Использование недостаточного количества сложного карбоксилатного эфира общей формулы (1) может дать недостаточную непрерывную формуемость, тогда как избыточное использование может дать плохую адгезию.

Внутренний агент высвобождения из формы (В), предпочтительно, используется в количестве 0,2-5,0% масс. и, в частности, при 0,5-3,0% масс. всей композиции. При использовании в количестве менее 0,2% масс. характеристики высвобождения из формы могут быть недостаточными, тогда как введение более 5,0% масс. может дать выпотевание и недостаточную адгезию.

(С) Отражающий материал

Композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения имеет введенный в нее отражающий материал. Отражающий материал компонента (С) вводится как белый краситель для улучшения белизны, и предпочтительным является использование для отражающего материала диоксида титана. Диоксид титана может, предпочтительно, иметь рутильную решетку с точки зрения атмосферостойкости. Диоксид титана также не ограничивается средним размером и формой его частиц. Однако он обычно может иметь средний размер частиц 0,05-5,0 мкм. Поверхность диоксида титана может быть предварительно обработана неорганическим или органическим веществом для того, чтобы улучшить совместимость и диспергируемость в смоле и с неорганическим наполнителем, и предпочтительной является обработка с помощью Al, Si или полиола. Для отражающего материала вещества, иные, чем диоксид титана, такие как титанат калия, оксид циркония, сульфид цинка, оксид цинка и оксид магния, могут также использоваться в качестве белого красителя либо в отдельности, либо в комбинации с диоксидом титана.

Когда оксид титана используется для компонента (С) настоящего изобретения, предпочтительным является использование продукта, имеющего низкое содержание свинца, поскольку использование ингредиента с высоким содержанием свинца может быть ограниченным с точки зрения окружающей среды. Содержание свинца составляет до 10 ч/млн, предпочтительно, до 2 ч/млн, и, более предпочтительно, 0 ч/млн. Неограничивающие примеры такого продукта включают в себя CR-95, поставляемый фирмой Ishihara Sagnyo Kaisha, Ltd.

Средний размер частиц может быть определен как среднемассовый диаметр D₅₀ (или средний диаметр) путем измерения распределения частиц по размеру лазерной дифрактометрией.

Отражающий материал может вводиться в количестве 2-80% масс. и, в частности, при 5-50% масс. всей композиции. Белизна может быть недостаточной при использовании в количестве менее 2% масс., тогда как использование в количестве свыше 80% масс. может дать плохую формуемость, включая неполное заполнение и образование пустот.

(D) Неорганический наполнитель

Композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения, кроме того, содержит неорганический наполнитель. Неорганическим наполнителем компонента (D) может быть неорганический наполнитель, обычно вводимый в композицию эпоксидной смолы. Обычные неорганические наполнители включают в себя диоксид кремния, такой как расплавленный диоксид кремния и кристаллический диоксид кремния, оксид алюминия, нитрид кремния, нитрид алюминия, нитрид бора, стеклянное волокно и триоксид сурьмы, и отражающий материал (белый краситель), как описано выше, не включается в неорганический наполнитель.

Неорганический наполнитель специально не ограничивается относительно среднего размера или формы его частиц. Средний размер частиц, однако, обычно составляет 5-40 мкм.

Средний размер частиц может быть определен как среднемассовый диаметр D₅₀ (или средний диаметр) путем измерения распределения частиц по размеру лазерной дифрактометрией.

Используемым неорганическим наполнителем может быть неорганический наполнитель, который имеет поверхность, обработанную аппретом, таким как силановый аппрет или титанатный аппрет, для улучшения прочности связи между смолой и неорганическим наполнителем.

Предпочтительные примеры такого аппрета включают в себя эпоксифункциональные алкоксисиланы, такие как

γ-глицидоксипропилтриметоксисилан,

γ-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан и

β-(3,4-эпоксициклогексил)этилтриметоксисилан,

аминофункциональные алкоксисиланы, такие как

N-β-(аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан,

γ-аминопропилтриэтоксисилан и

N-фенил-γ-аминопропилтриметоксисилан, и

меркаптофункциональные алкоксисиланы, такие какγ-меркаптопропилтриметоксисилан.

Аппрет, используемый для обработки поверхности, не ограничивается количеством введения и способом обработки поверхности.

Неорганический наполнитель может использоваться в количестве 20-700 масс.ч. и, в частности, при 50-400 масс.ч. на 100 масс.ч. суммарного количества (А-1) эпоксидной смолы и (А-2) ангидрида кислоты. При использовании в количестве менее 20 масс.ч. может быть недостаточной прочность, а использование свыше 700 масс.ч. может дать увеличенную вязкость и тем самым неполное заполнение или потерю мягкости, и это может вызывать дефекты в элементе, такие как отслаивание. Должно быть отмечено, что неорганический наполнитель, предпочтительно, составляет 10-90% масс. и, в частности, 20-80% масс. всей композиции.

(Е) Катализатор отверждения

Катализатор отверждения компонента (Е) специально не ограничивается, и катализатором отверждения может быть любой известный катализатор отверждения, который используется для композиции эпоксидной смолы. Примеры включают в себя третичные амины, имидазолы, их органические карбоксилатные соли, органические металлкарбоксилаты, металлоорганические хелатные соединения, ароматические сульфонаты, органические фосфиновые соединения, фосфониевые соединения и другие фосфорсодержащие катализаторы отверждения, а также их соли, которые могут использоваться по отдельности или в комбинации двух или более. Среди них предпочтительными являются имидазолы и фосфорсодержащие катализаторы отверждения, такие как 2-этил-4-метилимидазол, метилтрибутилфосфонийдиметилфосфит и октилатная соль третичного амина. Также предпочтительным является использование комбинации бромида четвертичного фосфония и соли амина органической кислоты.

Катализатор отверждения, предпочтительно, используется в количестве 0,05-5% масс. и, в частности, при 0,1-2% масс. всей композиции. При использовании в количестве вне указанного интервала отвержденная композиция эпоксидной смолы может иметь плохое равновесие между теплостойкостью и влагостойкостью.

(F) Упрочняющий материал

Упрочняющий материал вводится в композицию эпоксидной смолы настоящего изобретения и, в частности, во вторую композицию эпоксидной смолы. Упрочняющий материал компонента (F) вводится с целью улучшения прочности формованного изделия. Предпочтительным примером такого упрочняющего материала является волластонит, который представляет собой триклинный силикатный минерал, представленный химической формулой CaSiO₃. Волластонит включает в себя два типа, а именно, волластониты α-типа и β-типа. Волластонит α-типа является наиболее часто гранулированным и имеет низкое соотношение размеров и температуру плавления 1125°C. Волластонит β-типа является волокнистым и имеет высокое соотношение размеров и температуру плавления 1545°C с превосходной упрочняющей способностью.

Упрочняющий материал, которым обычно является волластонит, может вводиться в количестве 1-80% масс. и, в частности, при 5-50% масс. всей композиции. При введении в количестве менее 1% масс. не может быть реализована достаточная прочность, тогда как введение свыше 80% масс. может дать плохую формуемость, включая неполное заполнение и образование пустот.

Другие добавки

Композиция эпоксидной смолы настоящего изобретения может необязательно содержать антиоксидант.

Антиоксидантом компонента (G) может быть фенольный антиоксидант, фосфорсодержащий антиоксидант или серосодержащий антиоксидант, и их примеры описаны ниже.

Обычные фенольные антиоксиданты включают в себя 2,6-ди-трет-бутил-пара-крезол, бутилированный гидроксианизол, 2,6-ди-трет-бутил-параэтилфенол, стеарил-β-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропионат, 2,2'-метиленбис-(4-метил-6-трет-бутилфенол), 4,4'-бутилиденбис-(3-метил-6-трет-бутилфенол), 3,9-бис[1,1-диметил-2-{β-(3-трет-бутил-4-гидрокси-5-метилфенил)пропионилокси}этил]-2,4,8,10-тетраоксаспиро[5,5]ундекан, 1,1,3-трис(2-метил-4-гидрокси-5-трет-бутилфенил)бутан и 1,3,5-триметил-2,4,6-трис-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксибензил)бензол, и наиболее предпочтительным является 2,6-ди-трет-бутил-пара-крезол.

Типичные фосфорсодержащие антиоксиданты включают в себя трифенилфосфит, дифенилалкилфосфит, фенилдиалкилфосфит, три(нонилфенил)фосфит, трилаурилфосфит, триоктадецилфосфит, трифенилфосфит, дистеарилпентаэритритдифосфит, трис(2,4-ди-трет-бутилфенил)фосфит, диизодецилпентаэритритдифосфит, ди(2,4-ди-трет-бутилфенил)пентаэритритдифосфит, тристеарилсорбиттрифосфит и тетракис(2,4-ди-трет-бутилфенил)-4,4'-бифенилдифосфонат, и наиболее предпочтительным является трифенилфосфит.

Типичные серосодержащие антиоксиданты включают в себя дилаурил-3,3'-тиодипропионат, димиристил-3,3'-тиодипропионат и дистеарил-3,3'-тиодипропионат.

Хотя указанные антиоксиданты могут использоваться по отдельности или в комбинации двух или более, особенно предпочтительным является использование фосфорсодержащего антиоксиданта в отдельности или в комбинации с фенольным антиоксидантом. В данном случае фенольный антиоксидант и фосфорсодержащий антиоксидант могут использоваться при массовом соотношении (фенольный антиоксидант):(фосфорсодержащий антиоксидант) от 0:100 до 70:30 и, в частности, от 0:100 до 50:50.

Антиоксидант, предпочтительно, вводится в композицию эпоксидной смолы в количестве 0,01-10% масс. и, в частности, при 0,03-5% масс. Недостаточное введение может дать недостаточную теплостойкость, что может вызвать обесцвечивание, тогда как избыточное введение может дать ингибирование отверждения, и не могут быть реализованы достаточные отверждаемость и прочность.

В композицию эпоксидной смолы настоящего изобретения могут быть введены различные необязательные добавки. Например, термопластичная смола или термопластичный эластомер для улучшения свойств смолы, добавка, снижающая напряжение, такая как органический синтетический каучук или эпоксисодержащая смола, или галогенулавливающая добавка могут быть введены в степени, не ухудшающей характеристики настоящего изобретения.

Другие эпоксидные смолы

Кроме того, композиция настоящего изобретения может, необязательно, содержать некоторое количество эпоксидной смолы, иной, чем компонент (А-1), в степени, не ухудшающей характеристики настоящего изобретения, и более конкретно при содержании 0-40 масс.ч. и, в частности, при 5-20 масс.ч. на 100 масс.ч. компонента (А-1). Обычные примеры таких эпоксидных смол включают в себя бисфенольные эпоксидные смолы, такие как эпоксидная смола бисфенол А, эпоксидная смола бисфенол F, 3,3',5,5'-тетраметил-4,4'-бифенольная эпоксидная смола или 4,4'-бифенольная эпоксидная смола, фенолноволачная эпоксидная смола, крезолноволачная эпоксидная смола, бисфенол А-новолачная эпоксидная смола, нафталиндиолэпоксидная смола, трисфенилолметанэпоксидная смола, тетракисфенилолэтанэпоксидная смола и фенолдициклопентадиенноволачная эпоксидная смола, имеющая гидрированное ароматическое кольцо.

Эпоксидная смола, иная, чем компонент (А-1), может, предпочтительно, иметь температуру размягчения 70-100°C.

Получение композиции эпоксидной смолы

При получении композиции эпоксидной смолы настоящего изобретения для использования в формовании компоненты (А-1) и (А-2) предварительно смешиваются и гомогенно пластицируются при температуре в интервале 70-120°C и, предпочтительно, при 80-110°C, или альтернативно компоненты (А-1), (А-2) и (Е) предварительно смешиваются и гомогенно пластицируются при температуре в интервале 30-80°C и, предпочтительно, при 40-60°C в реакционном сосуде, который может быть нагрет, без использования растворителя до тех пор, пока продукт реакции не покажет увеличенную вязкость, что позволяет обращаться с ним при комнатной температуре, а именно, до достижения температуры размягчения 50-100°C и, более предпочтительно, 60-90°C. Продукт реакции затем охлаждают для затвердевания.

Как описано выше, подходящий температурный интервал, используемый для пластицирования компонентов (А-1) и (А-2), составляет 70-120°C и, более предпочтительно, температурный интервал составляет 80-110°C. Температура ниже 70°C является слишком низкой для получения реакционной смеси, которая затвердевает при комнатной температуре, тогда как использование температуры свыше 120°C дает чр