CN102827477A - 有机硅树脂组合物、密封层、反射器和光半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机硅树脂组合物、密封层、反射器和光半导体装置。有机硅树脂组合物含有笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷、有机氢聚硅氧烷或侧链含烯基聚硅氧烷。
Description
技术领域
本发明涉及有机硅树脂组合物、密封层、反射器和光半导体装置,更具体而言涉及有机硅树脂组合物、由该有机硅树脂形成的密封层、含有有机硅树脂组合物的反射器、和具备它们的光半导体装置。
背景技术
目前,作为用于密封发光二极管(LED)等光半导体元件的密封材料,使用透明性优异的有机硅树脂。这样的有机硅树脂在室温下为液体状,在光半导体元件上涂布之后,通过加热而固化,从而将光半导体元件密封。
另外,从保存性和处理性的观点考虑,还使用在室温下为固体状的有机硅树脂。作为这样的固体状的有机硅树脂,例如提出了使五环[9.5.1.13.9.15.15.17.13]八硅氧烷与1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷反应而得到的含硅倍半氧烷聚合物(例如参照日本特开2000-154252号公报)。
另外,提出了氢化八聚倍半硅氧烷与二硅烷醇反应而得到的聚硅氧烷(例如参照日本特开2002-69191号公报)。
日本特开2000-154252号公报和日本特开2002-69191号公报中提出的密封材料通过加热而塑化,将光半导体元件密封。
发明内容
然而,从提高耐热性和耐久性的观点出发,存在通过加热而使固体状的有机硅树脂塑化之后想要使其固化的要求。然而,日本特开2000-154252号公报和日本特开2002-69191号公报的密封材料具有不能固化这样的不利情况。
另外,还有想要在比较低的温度下使有机硅树脂固化的需要。
其另一方面,对于密封材料,为了防止光半导体元件的损伤,期望提高其柔软性。
本发明的目的在于提供透明性和耐热性优异、并兼有热塑性和热固性、且能降低热固化温度、进而柔软性也优异的有机硅树脂,由该有机硅树脂形成的密封层、含有有机硅树脂组合物的反射器、和具备它们的光半导体装置。
第1发明组如下所述。
本发明的有机硅树脂组合物的特征在于,其含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基,其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述笼型八聚倍半硅氧烷用下述式(2)表示是适宜的。
(式中,R1和R2含义与前述相同。另外,R2的一价烃基:氢的摩尔比与前述相同。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,上述含烯基聚硅氧烷用下述式(3)表示是适宜的。
(式中,R3表示一价烃基,R4表示烯基。另外,a表示1以上的整数。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述含羟基聚硅氧烷用下述式(4)表示是适宜的。
(式中,R5表示一价烃基。另外,b表示1以上的整数。)
另外,适宜的是,本发明的有机硅树脂组合物含有使前述笼型八聚倍半硅氧烷与前述含烯基聚硅氧烷在前述氢化硅烷化催化剂的存在下反应而得到的有机硅树脂前体、和前述含羟基聚硅氧烷。
另外,本发明的密封层的特征在于,其为用于密封光半导体元件的密封层,前述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,适宜的是,本发明的光半导体装置具备光半导体元件、和密封前述光半导体元件的密封层,前述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的反射器的特征在于,其为用于反射从光半导体元件发出的光的反射器,前述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的光半导体装置的特征在于,其具备光半导体元件、和反射从前述光半导体元件发出的光的反射器,前述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
第1发明组中的本发明的有机硅树脂组合物由于R2的一价烃基:氢的摩尔比为特定范围,因此,在笼型八聚倍半硅氧烷中,与含烯基聚硅氧烷的烯基反应的氢化硅烷基的比例得到调整。而且,含烯基聚硅氧烷以其烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的方式与笼型八聚倍半硅氧烷进行反应。因此,所得有机硅树脂组合物不仅透明性和耐热性优异,并且可以兼有热塑性和热固性。
此外,有机硅树脂组合物由于含有含羟基聚硅氧烷,含羟基聚硅氧烷的羟基与笼型八聚倍半硅氧烷的剩余氢化硅烷基反应,能够提高有机硅树脂组合物的柔软性。
另外,有机硅树脂组合物能够降低其热固化温度。
因此,第1发明组中的由上述有机硅树脂组合物形成的本发明的密封层利用密封时的加热塑化,然后在低温下固化,由此能够在有效地防止损伤的同时密封光半导体元件。
另外,对第1发明组中的本发明的光半导体装置而言,由于光半导体元件是被上述密封层密封了的,因此光学特性和耐热性优异,并且可靠性、机械强度和耐久性优异。
另外,第1发明组中的含有上述有机硅树脂组合物的本发明的反射器的耐热性、柔软性、热塑性和热固性优异。
因此,第1发明组中的具备上述反射器的本发明的光半导体装置的光学特性和耐热性优异,并且柔软性、机械强度和耐久性优异。
另外,第2发明组如下所述。
本发明的有机硅树脂组合物的特征在于,其含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷。
(式中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R2表示氢或者选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述笼型八聚倍半硅氧烷用下述式(2)表示是适宜的。
(式中,R1和R2含义与前述相同。另外,R2的一价烃基:氢的摩尔比与前述相同。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,上述含烯基聚硅氧烷用下述式(3)表示是适宜的。
(式中,R3表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R4表示烯基。另外,a表示1以上的整数。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述有机氢聚硅氧烷为下述式(5)所示的侧链型有机氢聚硅氧烷和/或下述式(6)所示的两末端型有机氢聚硅氧烷是适宜的。
(式中,A~D表示结构单元,A和D表示末端单元,B和C表示重复单元。R5表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。另外,b表示0或1以上的整数,c表示1以上的整数。)
(式中,E~H表示结构单元,E和H表示末端单元,F和G表示重复单元。R6表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。另外,d表示0以上的整数,e表示0以上的整数。)
另外,适宜的是,本发明的有机硅树脂组合物含有使前述笼型八聚倍半硅氧烷与前述含烯基聚硅氧烷在前述氢化硅烷化催化剂的存在下反应而得到的有机硅树脂前体、和前述有机氢聚硅氧烷。
另外,本发明的密封层的特征在于,其为用于密封光半导体元件的密封层,前述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷。
(式中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R2表示氢或者选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的光半导体装置的特征在于,其具备光半导体元件、和密封前述光半导体元件的密封层,前述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷。
(式中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R2表示氢或者选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的反射器的特征在于,其为用于反射从光半导体元件发出的光的反射器,前述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷。
(式中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R2表示氢或者选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的光半导体装置的特征在于,其具备光半导体元件、和反射从前述光半导体元件发出的光的反射器,前述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷。
(式中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R2表示氢或者选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
第2发明组中的本发明的有机硅树脂组合物由于R2的一价烃基:氢的摩尔比为特定范围,因此,在笼型八聚倍半硅氧烷中,与含烯基聚硅氧烷的烯基反应的氢化硅烷基的比例得到调整。而且,含烯基聚硅氧烷以其烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的方式与笼型八聚倍半硅氧烷进行反应。因此,所得有机硅树脂组合物不仅透明性和耐热性优异,并且可以兼有热塑性和热固性。
此外,有机硅树脂组合物由于含有有机氢聚硅氧烷,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与笼型八聚倍半硅氧烷的剩余氢化硅烷基反应,能够提高有机硅树脂组合物的柔软性。
另外,有机硅树脂组合物能够降低其热固化温度。
因此,第2发明组中的由上述有机硅树脂组合物形成的本发明的密封层利用密封时的加热塑化,然后在低温下固化,由此能够在有效地防止损伤的同时密封光半导体元件。
另外,第2发明组中的本发明的光半导体装置由于光半导体元件是被上述密封层密封了的,因此光学特性和耐热性优异,并且可靠性、机械强度和耐久性优异。
另外,第2发明组中的含有上述有机硅树脂组合物的本发明的反射器的耐热性、柔软性、热塑性和热固性优异。
因此,第2发明组中的具备上述反射器的本发明的光半导体装置的光学特性和耐热性优异,并且柔软性、机械强度和耐久性优异。
另外,第3发明组如下所述。
本发明的有机硅树脂组合物的特征在于,其含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和在分子的两末端含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述笼型八聚倍半硅氧烷用下述式(2)表示是适宜的。
(式中,R1和R2含义与前述相同。另外,R2的一价烃基:氢的摩尔比与前述相同。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述两末端含烯基聚硅氧烷用下述式(3)表示是适宜的。
(式中,R3表示一价烃基,R4表示烯基。另外,a表示1以上的整数。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述侧链含烯基聚硅氧烷用下述式(8)表示是适宜的。
(式中,A~D为结构单元,A和D表示末端单元,B和C表示重复单元。R5表示一价烃基,R6表示烯基。另外,b表示0或1以上的整数,c表示2以上的整数。)
另外,在本发明的有机硅树脂中,前述侧链含烯基聚硅氧烷用下述式(9)表示是适宜的。
(式中,E~H为结构单元,E~G表示重复单元,H表示末端单元。R7表示一价烃基。另外,e表示1以上的整数,f和g表示0或1以上的整数,h表示4以上的整数。此外,每1分子中至少有两个R7为烯基。)
另外,本发明的有机硅树脂组合物含有使前述笼型八聚倍半硅氧烷与前述两末端含烯基聚硅氧烷在前述氢化硅烷化催化剂的存在下反应而得到的有机硅树脂前体、和前述侧链含烯基聚硅氧烷是适宜的。
另外,本发明的密封层的特征在于,其为用于密封光半导体元件的密封层,前述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和在分子的两末端含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的光半导体装置的特征在于,其具备光半导体元件、和密封前述光半导体元件的密封层,前述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和在分子的两末端含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的反射器的特征在于,其为用于反射从光半导体元件发出的光的反射器,前述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和在分子的两末端含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
另外,本发明的光半导体装置的特征在于,其具备光半导体元件、和反射从前述光半导体元件发出的光的反射器,前述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,前述有机硅树脂组合物含有:具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和在分子的两末端含有摩尔数比上述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷。
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
第3发明组中的本发明的有机硅树脂组合物由于R2的一价烃基:氢的摩尔比为特定范围,因此,在笼型八聚倍半硅氧烷中,与两末端含烯基聚硅氧烷的烯基反应的氢化硅烷基的比例得到调整。而且,两末端含烯基聚硅氧烷以其烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的方式与笼型八聚倍半硅氧烷进行反应。因此,所得有机硅树脂组合物不仅透明性和耐热性优异,并且可以兼有热塑性和热固性。
此外,由于在有机硅树脂组合物中含有侧链含烯基聚硅氧烷,侧链含烯基聚硅氧烷的烯基与笼型八聚倍半硅氧烷的剩余氢化硅烷基反应,能够提高有机硅树脂组合物的柔软性。
另外,有机硅树脂组合物能够降低其热固化温度。
因此,第3发明组中的由上述有机硅树脂组合物形成的本发明的密封层利用密封时的加热塑化,然后在低温下固化,由此能够在有效地防止损伤的同时密封光半导体元件。
另外,第3发明组中的本发明的光半导体装置由于光半导体元件是被上述密封层密封了的,因此光学特性和耐热性优异,并且可靠性、机械强度和耐久性优异。
另外,第3发明组中的由含有上述有机硅树脂组合物的光反射组合物形成的本发明的反射器的耐热性、柔软性、热塑性和热固性优异。
因此,第3发明组中的具备上述反射器的本发明的光半导体装置的光学特性和耐热性优异,并且柔软性、机械强度和耐久性优异。
附图说明
图1为表示本发明的光半导体装置的一实施方式的剖视图。
具体实施方式
以下,对分别对应于互相关联的第1~第3发明组的第1实施方式~第3实施方式依次进行说明。
第1实施方式
本发明的有机硅树脂组合物含有笼型八聚倍半硅氧烷、和含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷。
笼型八聚倍半硅氧烷烷是三官能有机硅(silicone)单体的八聚体,具体而言,具有8个下述式(1)所示的基团,
(式中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基。其中,按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。)
更具体而言,用下述式(2)表示。
(式中,R1和R2含义与前述相同。另外,R2的一价烃基:氢的摩尔比与前述相同。)
在上述式(1)和(2)中,R1所示的一价烃基例如为饱和烃基或芳香族烃基。
作为饱和烃基,可列举出例如直链状饱和烃基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等碳数1~6的烷基)、支链状饱和烃基(例如异丙基、异丁基等碳数3~6的烷基)、环状饱和烃基(例如环己基等碳数3~6的环烷基)等。作为芳香族烃基,例如可列举出苯基、苄基、甲苯酰基等碳数6~8的芳基)等。
一价的烃基的碳数例如为1~8,优选为1~6。
R1可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为一价烃基,从制备的容易性和热稳定性的观点出发,优选可列举出直链状饱和烃基,进一步优选可列举出碳数1~6的烷基,尤其优选可列举出甲基。
在上述式(1)和(2)中,作为用R2表示的一价烃基,可列举出与上述R1表示的一价烃基相同的基团。优选可列举出甲基。
式(2)中的R2的一价烃基:氢的摩尔比按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计为6.5:1.5~5.5:2.5的范围,优选为6.0:2.0~5.5:2.5的范围。
即,在1分子笼型八聚倍半硅氧烷中,上述式(1)所示的基团形成1.5~2.5个(具体而言2个),优选2~2.5个(具体而言2个)氢化硅烷基(-SiH)。
上述R2的一价烃基:氢的摩尔比超过6.5/1.5(=6.5:1.5)(例如7/1(=7:1))时,由于氢化硅烷基的摩尔数过少,因此,笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷和/或含羟基聚硅氧烷的反应程度过度降低,所得有机硅树脂的分子量变低,无法得到固体状的有机硅树脂。
另一方面,上述R2的一价烃基:氢的摩尔比不足5.5/2.5(=5.5:2.5)(例如,5/3(=5:3))时,由于笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数过多,因此,笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷和/或含羟基聚硅氧烷的反应程度过度增大,因而有机硅树脂组合物不显示热塑性。
作为上述笼型八聚倍半硅氧烷,具体而言,例如可列举出在上述式(1)和(2)中R1为甲基,R2为甲基或氢,按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计R2的甲基:氢的摩尔比为5.5:2.5,6:2或6.5:1.5的笼型八聚倍半硅氧烷等。
上述式(2)所示的笼型八聚倍半硅氧烷例如可按照公知的方法(例如根据日本特开2007-246880号公报等的记载)来合成。
具体而言,在甲醇等醇和/或水与催化剂的存在下使四烷氧基硅烷(四乙氧基硅烷等)反应,合成八聚(倍半硅氧烷)骨架(式(2)中除去式(1)的基团的部分),此后,以与上述R2的一价烃基:氢的摩尔比对应的配混比例配混二烷基氯硅烷(二甲基氯硅烷等)和三烷基氯硅烷(三甲基氯硅烷等),使键合于八聚(倍半硅氧烷)骨架的硅原子的烷氧基(乙氧基等)与二烷基氯硅烷以及三烷基氯硅烷反应。反应后,根据需要,将产物提纯。由此,可以得到笼型八聚倍半硅氧烷。
此外,笼型八聚倍半硅氧烷还可以使用市售产品。
含烯基聚硅氧烷是含有烯基的聚硅氧烷,例如为在分子的两末端含有烯基的直链状的聚硅氧烷(两末端含烯基聚硅氧烷)。具体而言,用下述式(3)表示。
(式中,R3表示一价烃基,R4表示烯基。另外,a表示1以上的整数。)
在式(3)中,用R3表示的一价烃基可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为用R3表示的一价烃基,可列举出与在上述式(1)和(2)中用R1表示的一价烃基相同的基团,优选列举出甲基、苯基、进一步优选列举出甲基。
在式(3)中,作为用R4表示的烯基,例如可列举出取代或未取代的烯基,优选列举出未取代的烯基。
作为这样的烯基,例如可列举出乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、戊烯基等碳数2~10的烯基。
烯基的碳数例如为2~10,优选为2~5。
R4可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为烯基,从与笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的反应性的观点考虑,优选可列举出碳数2~5的烯基,进一步优选可列举出乙烯基。
从反应性和稳定性的观点考虑,a优选表示1~5000的整数,进一步优选表示1~1000的整数。另外,从反应性和稳定性的观点考虑,a还优选表示1~100的整数,进一步优选表示1~50的整数。
上述式(3)所表示的含烯基聚硅氧烷的数均分子量从安全性和处理性的观点考虑例如为100~10000,优选为300~5000。另外,从稳定性和处理性的观点考虑,上述式(3)所表示的含烯基聚硅氧烷的数均分子量例如为100~8000,优选为300~5000。数均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC:标准聚苯乙烯换算值)来测定。
上述式(3)所表示的含烯基聚硅氧烷例如可以按照公知的方法合成,或者,还可以使用市售产品(例如Gelest公司制造)。
作为氢化硅烷化催化剂,可列举出例如铂黑、氯化铂、氯铂酸、铂-烯烃络合物、羰基铂络合物、乙酰乙酸铂等铂催化剂、例如钯催化剂、例如铑催化剂等。
在这些氢化硅烷化催化剂中,从相容性和透明性的观点考虑,优选可列举出铂催化剂,更优选可列举出铂-烯烃络合物,具体而言可列举出铂-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物等铂-二乙烯基硅氧烷络合物等。
此外,氢化硅烷化催化剂可以作为公知的溶剂(甲苯等)溶液来制备。
含羟基聚硅氧烷例如为含有多个(例如为2个)羟基的聚硅氧烷,更具体而言,为在分子的两末端含有羟基的两末端型聚硅氧烷。详细而言,含羟基聚硅氧烷用下述式(4)表示。
(式中,R5表示一价烃基。另外,b表示1以上的整数。)
在式(4)中R5所示的一价烃基可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为R5所示的一价烃基,可列举出与在上述式(1)和(2)中用R1表示的一价烃基相同的基团,优选列举出甲基、苯基,进一步优选列举出甲基。
从反应性和稳定性的观点考虑,b优选表示1~10000的整数,进一步优选表示1~5000的整数。从在室温下以固体状得到有机硅树脂组合物的且赋予柔软性的观点考虑,尤其优选表示比a大的整数,最优选表示100~3000的整数。
上述式(4)所表示的含烯基聚硅氧烷的数均分子量从安全性和处理性的观点考虑例如为100~100000,优选为500~50000。数均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC:标准聚苯乙烯换算值)来测定。
上述式(4)所示的含羟基聚硅氧烷例如可以按照公知的方法合成,或者,还可以使用市售产品(例如Gelest公司制造)。
而且,本发明的有机硅树脂组合物通过配混笼型八聚倍半硅氧烷、和含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷来制备。
笼型八聚倍半硅氧烷的配混比率相对于有机硅树脂组合物例如为10~80质量%,优选为10~70质量%。
调整含烯基聚硅氧烷的配混比例以使得含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少。
即,烯基相对于氢化硅烷基的摩尔比(烯基的摩尔数/氢化硅烷基的摩尔数)小于1,例如为0.10~0.99,优选为0.20~0.99,进一步优选为0.50~0.99。
上述摩尔比超过上述范围时,氢化硅烷基变得少于烯基,在该情况下,反应后不会残留过量部分的氢化硅烷基,无法赋予有机硅树脂组合物以热固性。
另一方面,上述摩尔比不足上述范围的情况下,氢化硅烷基过量残留,笼型八聚倍半硅氧烷之间通过空气中的水分发生水解和通过自缩合固化,有无法获得柔软性的情况。
相对于笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的总量100质量份,氢化硅烷化催化剂(固体成分)的配混比例例如为1.0×10-10~3质量份,优选为1.0×10-8~1质量份。
调整含羟基聚硅氧烷的配混比例,以使得作为其羟基的摩尔数(X)与从笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数扣除含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数而得到的摩尔数(Y)的摩尔比(X/Y)例如为0.001~1000,优选为0.01~100。换而言之,相对于笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的总量100质量份,含羟基聚硅氧烷的配混比例例如为0.1~50质量份,优选为1~30质量份。
在制备有机硅树脂组合物时,优选的是,配混通过在氢化硅烷化催化剂的存在下使笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷进行反应而得到的有机硅树脂组合物前体、和含羟基聚硅氧烷。
即,首先,在氢化硅烷化催化剂的存在下,以笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数比含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数多(过量)的方式,使笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷反应,从而得到有机硅树脂组合物前体。
为了得到有机硅树脂组合物前体,更具体而言,将上述笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷按上述配混比例与氢化硅烷化催化剂以及根据需要的溶剂一起配混,此后,根据需要,将它们加热。
作为溶剂,可列举出例如甲苯等芳香族烃、例如己烷等脂肪族烃、例如醋酸乙酯等酯等。从提高各成分的相容性的观点来看,优选可列举出芳香族烃,进一步优选可列举出甲苯。
反应温度例如为0~100℃,优选为20~80℃,反应时间例如为0.5~96小时。
由此,笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷反应。即,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与含烯基聚硅氧烷的烯基发生氢化硅烷化反应。
此外,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与含烯基聚硅氧烷的烯基的氢化硅烷化反应的程度可以通过1H-NMR测定,根据来源于含烯基聚硅氧烷的烯基的信号的强度来确认,该信号消失时,认为氢化硅烷化反应结束。
在上述氢化硅烷化反应中,以氢化硅烷基的摩尔数与烯基的摩尔数相比过量的方式,使笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷反应,因此,在该反应后,氢化硅烷基的过量部分残留。
由此,得到有机硅树脂前体。
其中,有机硅树脂组合物前体是液体状或半固体状的。
接着,按上述比例配混所得有机硅树脂组合物前体和含羟基聚硅氧烷。通过此后的加热(后述),使有机硅树脂组合物前体与含羟基聚硅氧烷反应。此外,根据需要,蒸馏除去溶剂。
由此,可以得到本发明的有机硅树脂组合物。
此外,在不损害本发明的优异效果的范围内,在有机硅树脂组合物中可以按适当的比例添加例如抗老化剂、改性剂、表面活性剂、染料、颜料、防变色剂、紫外线吸收剂、填料、荧光体等添加物。
所得有机硅树脂组合物是固体状的。由于笼型八聚倍半硅氧烷的位阻,含烯基聚硅氧烷的运动性降低,因此有机硅树脂以固体状的形式得到。
而且,本发明的有机硅树脂组合物由于R2的一价烃基:氢的摩尔比为特定范围,因此,在笼型八聚倍半硅氧烷中,与含烯基聚硅氧烷的烯基反应的氢化硅烷基的比例得到调整。而且,含烯基聚硅氧烷以其烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的方式与笼型八聚倍半硅氧烷进行反应。因此,所得有机硅树脂组合物不仅透明性和耐热性优异,并且可以兼有热塑性和热固性。
即,有机硅树脂组合物通过上述加热而暂时塑化(或者液状化),此后进行热固化。
有机硅树脂组合物的热塑性通过利用加热使笼型八聚倍半硅氧烷以及含烯基聚硅氧烷的运动性上升来显示。
此外,有机硅树脂组合物的热塑温度例如为40~150℃,优选为50~100℃。需要说明的是,热塑温度是有机硅树脂组合物显示热塑性的温度,具体而言,为固体状的有机硅树脂组合物通过加热而软化、完全形成液体状的温度,与软化温度实质上是相同的。
暂时塑化的有机硅树脂组合物的热固性具体而言通过有机硅树脂组合物前体中残留的氢化硅烷基与含羟基聚硅氧烷的羟基反应来显示。
更具体而言,有机硅树脂前体中的笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与含羟基聚硅氧烷的羟基进行缩合反应。
另外,有机硅树脂组合物的热固化温度较低,例如为100~250℃,优选为120~250℃。热固化温度为有机硅树脂组合物显示热固性的温度,具体而言,为塑化了的有机硅树脂组合物通过加热而固化、完全形成固体状的温度。
该有机硅树脂组合物由于含有含羟基聚硅氧烷,含羟基聚硅氧烷的羟基与笼型八聚倍半硅氧烷的剩余氢化硅烷基反应,由此能够交联笼型八聚倍半硅氧烷。因此,能够提高有机硅树脂组合物的柔软性。
另外,有机硅树脂组合物能够降低其热固化温度(例如为100~250℃)。
此外,在上述实施方式中,首先,得到有机硅树脂前体,此后,配混有机硅树脂前体和含羟基聚硅氧烷,制备有机硅树脂组合物,但有机硅树脂组合物的制备方法不限定于此。例如可以同时配混笼型八聚倍半硅氧烷、和含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和含羟基聚硅氧烷,并根据需要加热,由此制备有机硅树脂组合物。
而且,该有机硅树脂组合物没有特别限定,可作为例如各种产业产品的密封材料、填充材料来使用。有机硅树脂组合物可优选作为各种产业产品的密封层来形成,具体而言,可作为用于密封半导体元件的密封层来形成。
作为光半导体元件,只要是光半导体装置中具有的元件,就没有特别限制,例如可列举出发光二极管(LED)、光电二极管、光电晶体管、激光二极管等。优选可列举出LED、进一步优选可列举出照明用LED等。
图1为表示用于说明本发明的光半导体装置的一实施方式的剖视图。
接着,参照图1对本发明的光半导体装置的一实施方式进行说明。
在图1中,光半导体装置11具备:基板3、和安装于基板3的光半导体元件1、和形成于基板3之上的壳体2、和密封光半导体元件1的密封层7、和形成于密封层7之上的荧光体层8。
基板3形成为平板状,是由例如聚酰亚胺树脂等公知的绝缘树脂形成的。
在基板3的上表面,虽然在图1中未图示,但形成有用于与光半导体元件1的元件侧端子电连接的基团板侧端子。
光半导体元件1是安装在基板3之上的,是由公知的半导体材料形成的。
光半导体元件1借助其元件侧端子与基板3的基板侧端子电连接,倒装芯片(flip chip)安装或引线键合连接于基板3。
壳体2制成俯视大致框形状,形成朝上方宽度逐渐变窄的大致梯形筒状。另外,壳体2以围住光半导体元件1的方式与光半导体元件1隔着间隔配置。
壳体2由含有光反射成分的陶瓷材料的烧结体等形成,制成反射由光半导体元件1发射的光的反射器。
密封层7是填充在壳体2内的,具体而言,在壳体2的内侧被覆从光半导体元件1露出的基板3的上表面、和光半导体元件1的上表面以及侧面。
另外,密封层7其上表面与壳体2的上表面在面方向(与厚度方向正交的方向)上无高度差地形成。
荧光体层8形成在密封层7的上表面整面。另外,荧光体层8还形成在壳体2的上表面的内侧端部。
荧光体层8由含有例如荧光体克里(例如YAG(钇·铝·石榴石):Ce等)的树脂组合物等形成。此外,荧光体层8还可以通过将荧光体制成陶瓷材料、并将所述陶瓷材料烧结来形成。
而且,为了得到该光半导体装置11,首先,准备基板3,接着,将光半导体元件1安装于基板3,另行在在基板3之上形成壳体2。
接着,将密封层7填充在壳体2内。具体而言,将上述有机硅树脂组合物填充在壳体2内,此后,根据需要蒸馏除去溶剂,然后在上述温度下加热所填充的有机硅树脂组合物。
于是,有机硅树脂组合物通过上述加热而暂时塑化(或者液状化)密封光半导体元件1,此后进行热固化。
此后,在密封层7之上形成荧光体层8。
由此,得到光半导体装置11。
而且,密封层7是由上述有机硅树脂组合物形成的,因此通过利用密封时的加热塑化后在低温下固化,可以有效地防止由冲击或过热带来的损伤的同时密封光半导体元件1。
在上述光半导体装置11中,光半导体元件1是通过上述密封层7密封的,因此光学特性和耐热性优异,并且可靠性、机械强度和耐久性优异。
另外,在图1的实施方式中,由本发明的有机硅树脂组合物形成密封层7,但例如还可以形成壳体2。
在图1中,作为反射器的壳体2是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的。
作为光反射成分,例如为白色的化合物,作为这样的白色的化合物,具体而言,可列举出白色颜料。
作为白色颜料,例如可列举出白色无机颜料,作为这样的白色无机颜料,可列举出例如氧化钛、氧化锌、氧化锆等氧化物、例如铅白(碳酸铅)、碳酸钙等碳酸盐、例如高岭土(高岭石)等粘土矿物等。
作为白色无机颜料,可优选列举出氧化物,可进一步优选列举出氧化钛。
如果为氧化钛,则能够获得高白色度、高光反射性、优异的遮盖性(遮盖力)、优异的着色性(着色力)、高分散性、优异的耐候性、高化学稳定性等特性。
这样的氧化钛具体而言为TiO2、(氧化钛(IV)、二氧化钛)。
对氧化钛的晶体结构没有特别限制,例如为金红石、板钛矿(板钛石)、锐钛矿(锐锥石)等,优选为金红石。
另外,对氧化钛的晶系没有特别限制,例如为正方晶系、斜方晶系等,优选为正方晶系。
氧化钛的晶体结构和晶系如果为金红石和正方晶系,则即使在壳体2长期暴露于高温的情况下,也能够有效地防止对光(具体而言为可见光,尤其为波长450nm附近的光)的反射率降低。
光反射成分为颗粒状,对其形状没有限定,例如可列举出球状、板状、针状等。光反射成分的最大长度的平均值(在为球状的情况下为其平均粒径)为例如1~1000nm。最大长度的平均值使用激光衍散射式粒度分布计测定。
光反射成分的配混比例相对于100质量份有机硅树脂组合物例如为0.5~90质量份,从着色性、光反射性和光反射组合物的处理性的从观点出发,优选为1.5~70质量份。
上述光反射成分均匀地分散混合在有机硅树脂组合物中。
光反射组合物通过配混上述有机硅树脂组合物和光反射成分并均匀混合来制备。
将上述光反射组合物成形为上述形状并加热,由此形成壳体2。而且,含有上述有机硅树脂组合物。壳体2的耐热性、柔软性、热塑性和热固性优异。
因此,具备上述壳体2的光半导体装置11的光学特性和耐热性优异,并且柔软性、机械强度和耐久性优异。
此外,在图1所示的光半导体装置11中,可以由有机硅树脂组合物形成密封层7、并且由含有有机硅树脂组合物的光反射组合物形成壳体2。
在该实施方式中,也能够起到与上述同样的作用效果。
第2实施方式
本发明的有机硅树脂组合物含有笼型八聚倍半硅氧烷、和含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷。
作为笼型八聚倍半硅氧烷,可列举出与在第1实施方式中示例出的笼型八聚倍半硅氧烷同样的物质。
此外,上述式(1)和(2)中的R2的一价烃基:氢的摩尔比超过6.5/1.5(=6.5:1.5)(例如7/1(=7:1))时,由于氢化硅烷基的摩尔数过少,因此,笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷(以及有机氢聚硅氧烷)的反应程度过度降低,所得有机硅树脂组合物的分子量变低,无法得到固体状的有机硅树脂。
另一方面,上述R2的一价烃基:氢的摩尔比不足5.5/2.5(=5.5:2.5)(例如,5/3(=5:3))时,由于笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数过多,因此,笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷(以及有机氢聚硅氧烷)的反应程度过度增大,因而有机硅树脂组合物不显示热塑性。
作为含烯基聚硅氧烷,可列举出与在第1实施方式中示例出的含烯基聚硅氧烷同样的物质。
作为氢化硅烷化催化剂,可列举出与在第1实施方式中示例出的氢化硅烷化催化剂同样的物质。
有机氢聚硅氧烷为含有氢化硅烷基(-SiH)的聚硅氧烷。更具体而言,有机氢聚硅氧烷为直链状,且为在键合于主链的侧链中含有氢化硅烷基的侧链型有机氢聚硅氧烷,和/或,在分子的两末端含有氢化硅烷基的两末端型有机氢聚硅氧烷。
侧链型有机氢聚硅氧烷例如用下述式(5)表示。
(式中,A~D表示结构单元,A和D表示末端单元,B和C表示重复单元。R5表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。另外,b表示0以上的整数,c表示1以上的整数。)
A~D构成侧链型有机氢聚硅氧烷。
式(5)中的R5所示的一价烃基可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为R5所示的一价烃基,可列举出与上述式(1)和(2)中用R1表示的一价烃基相同的基团,可优选列举出甲基、苯基,进一步优选列举出甲基。
从反应性和稳定性的观点出发,b优选表示1~10000的整数,进一步优选表示1~5000的整数。
c优选表示2以上的整数,另外,从反应性和稳定性的观点出发,优选表示1~10000的整数,进一步优选表示1~1000的整数,从在室温下以固体状得到有机硅树脂组合物并赋予柔软性的观点出发,尤其优选表示比a大的整数,最优选表示100~1000的整数。
作为侧链型有机氢聚硅氧烷,例如可列举出甲基氢硅氧烷、二甲基硅氧烷-共聚-甲基氢硅氧烷、乙基氢硅氧烷、甲基氢硅氧烷-共聚-甲基苯基硅氧烷等。
从稳定性和处理性的观点出发,侧链型有机氢聚硅氧烷的数均分子量例如为200~100000,优选为200~80000。数均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC:标准聚苯乙烯换算值)来测定。
两末端型有机氢聚硅氧烷例如用下述式(6)表示。
(式中,E~H表示结构单元,E和H表示末端单元,F和G表示重复单元。R6表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。另外,d表示0以上的整数,e表示0以上的整数。)
E~H构成两末端型有机氢聚硅氧烷。
式(6)中的R6所示的一价烃基可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为R6所示的一价烃基,可列举出与上述式(1)和(2)中用R1表示的一价烃基相同的基团,作为一价烃基,可优选列举出甲基、苯基,进一步优选列举出甲基。
从反应性和稳定性的从观点出发,d优选表示0以上的整数,进一步优选表示1~10000的整数,尤其优选表示1~5000的整数。
从反应性和稳定性的从观点出发,e优选表示0以上的整数,进一步优选表示1~10000的整数,尤其优选表示1~5000的整数。
两末端型有机氢聚硅氧烷例如在e为1以上的情况下为在由主链分支的侧链以及主链的两末端含有氢原子的侧链·两末端兼有氢的有机聚硅氧烷,具体而言,可列举出氢化硅烷基两末端甲基氢聚硅氧烷、氢化硅烷基两末端(二甲基聚硅氧烷-共聚-甲基氢聚硅氧烷)、氢化硅烷基两末端乙基氢聚硅氧烷、氢化硅烷基两末端(甲基氢聚硅氧烷-共聚-甲基苯基聚硅氧烷)等。
另外,两末端型有机氢聚硅氧烷例如在e为0的情况下为在从主链分支的侧链不含氢原子而在主链的两末端含有氢原子的侧链不含氢/两末端含氢的有机聚硅氧烷,具体而言,可列举出氢化硅烷基两末端聚二甲基硅氧烷、氢化硅烷基两末端聚甲基苯基硅氧烷、氢化硅烷基两末端聚二苯基硅氧烷等。
作为两末端型有机氢聚硅氧烷,可优选列举出式(7)所示的氢侧链不含/两末端含氢的有机聚硅氧烷。
(式中,R6表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。另外,d表示1以上的整数。)
式(7)中的R6表示与上述相同的含义。
另外,d表示例如1~10000的整数、优选1~5000的整数。
两末端型有机氢聚硅氧烷的数均分子量从稳定性和/或处理性的观点出发例如为100~1000000,进一步优选为100~100000。数均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC:标准聚苯乙烯换算值)来测定。
这样的有机氢硅氧烷可以单独使用或者组合使用。
有机氢硅氧烷的粘度(25℃)例如为10~100000mPa·s,优选为20~50000mPa·s。此外,粘度可以使用B型粘度计来测定。
在有机氢聚硅氧烷中,氢化硅烷基含量具体而言例如为0.01~20mmol/g,优选为0.05~15mmol/g。该氢化硅烷基含量可以由1H-NMR中的氢化硅烷基与甲基的积分值算出
有机氢聚硅氧烷例如可以按照公知的方法合成,或者也可以使用市售品(例如Gelest公司,信越化学工业公司制造)。
而且,本发明的有机硅树脂组合物通过配混笼型八聚倍半硅氧烷、和含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷来制备。
笼型八聚倍半硅氧烷的配混比率相对于有机硅树脂组合物例如为10~80质量%,优选为10~70质量%。
调整含烯基聚硅氧烷的配混比例以使得含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少。
即,烯基相对于氢化硅烷基的摩尔比(烯基的摩尔数/氢化硅烷基的摩尔数)小于1,例如为0.10~0.99,优选为0.20~0.99,进一步优选为0.50~0.99。
上述摩尔比超过上述范围时,氢化硅烷基变得少于烯基,在该情况下,反应后不会残留过量部分的氢化硅烷基,无法赋予有机硅树脂组合物以热固性。
另一方面,上述摩尔比不足上述范围的情况下,氢化硅烷基过量残留,笼型八聚倍半硅氧烷之间通过空气中的水分发生水解和通过自缩合固化,有时无法获得柔软性。
相对于笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的总量100质量份,氢化硅烷化催化剂(固体成分)的配混比例例如为1.0×10-10~3质量份,优选为1.0×10-8~1质量份。
调整有机氢聚硅氧烷的配混比例,以使得作为其氢化硅烷基的摩尔数(X)与从笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数扣除含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数而得到的摩尔数(Y)的摩尔比(X/Y)例如为0.001~1000,优选为0.01~100。换而言之,相对于笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的总量100质量份,有机氢聚硅氧烷的配混比例例如为0.01~100质量份,优选为0.01~50质量份。
另外,有机氢聚硅氧烷相对于有机硅树脂组合物总体的配混比率例如为0.01~50质量%,优选为0.01~30质量%。
为了制备有机硅树脂组合物,优选的是,配混通过在氢化硅烷化催化剂的存在下使笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷进行反应而得到的有机硅树脂组合物前体、和有机氢聚硅氧烷。
即,首先,在氢化硅烷化催化剂的存在下,在笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数比含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数多(过量)的配混比例下,使笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷反应,从而得到有机硅树脂组合物前体。
在得到有机硅树脂组合物前体时,更具体而言,将上述笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷按上述配混比例与氢化硅烷化催化剂以及根据需要的溶剂一起配混,此后,根据需要,将它们加热。
作为溶剂,可列举出例如甲苯等芳香族烃、例如己烷等脂肪族烃、例如醋酸乙酯等酯等。从提高各成分的相容性的观点来看,优选可列举出芳香族烃,进一步优选可列举出甲苯。
反应温度例如为0~100℃,优选为20~80℃,反应时间例如为0.5~96小时。
由此,笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷反应。即,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与含烯基聚硅氧烷的烯基发生氢化硅烷化反应。
此外,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与含烯基聚硅氧烷的烯基的氢化硅烷化反应的程度可以通过1H-NMR测定,根据来源于含烯基聚硅氧烷的烯基的信号的强度来确认,该信号消失时,认为氢化硅烷化反应结束。
在上述氢化硅烷化反应中,以氢化硅烷基的摩尔数与烯基的摩尔数相比过量的方式,使笼型八聚倍半硅氧烷与含烯基聚硅氧烷反应,在该反应后,氢化硅烷基的过量部分残留。
由此,得到有机硅树脂前体。
其中,有机硅树脂组合物前体是液体状或半固体状的。
接着,按上述比例配混所得有机硅树脂组合物前体和有机氢聚硅氧烷。通过此后的加热(后述),使有机硅树脂前体与有机氢聚硅氧烷反应。此外,根据需要,蒸馏除去溶剂。
由此,可以得到本发明的有机硅树脂组合物。
此外,在不损害本发明的优异效果的范围内,在有机硅树脂组合物中可以按适当的比例添加例如在第1实施方式中示例出的添加物。
所得有机硅树脂组合物是固体状的。由于笼型八聚倍半硅氧烷的位阻,含烯基聚硅氧烷的运动性降低,因此有机硅树脂组合物以固体状的形式得到。
而且,本发明的有机硅树脂组合物由于R2的一价烃基:氢的摩尔比为特定范围,因此,在笼型八聚倍半硅氧烷中,与含烯基聚硅氧烷的烯基反应的氢化硅烷基的比例得到调整。而且,含烯基聚硅氧烷以其烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的方式与笼型八聚倍半硅氧烷进行反应。因此,所得有机硅树脂组合物不仅透明性和耐热性优异,并且可以兼有热塑性和热固性。
即,有机硅树脂组合物通过上述加热而暂时塑化(或者液状化),此后进行热固化。
笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的运动性通过加热而升高,由此来表现有机硅树脂组合物的热塑性。
此外,有机硅树脂组合物的热塑温度例如为40~150℃,优选为50~100℃。其中,热塑温度是有机硅树脂组合物显示热塑性的温度,具体而言,为固体状的有机硅树脂组合物通过加热而软化,完全形成液体状的温度,与软化温度实质上是相同的。
暂时塑化的有机硅树脂组合物的热固性具体而言通过有机硅树脂组合物前体中残留的氢化硅烷基与有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基反应来显示。
更具体而言,有机硅树脂前体中的笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基和有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与空气中的水反应(水解),并进行脱水(分子间脱水)缩合反应。
另外,有机硅树脂组合物的热固化温度较低,例如为100~250℃,优选为120~250℃。热固化温度为有机硅树脂组合物显示热固性的温度,具体而言,为塑化了的有机硅树脂组合物通过加热而固化、完全形成固体状的温度。
在该有机硅树脂组合物中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与笼型八聚倍半硅氧烷的剩余氢化硅烷基反应。即,可以通过脱水(分子间脱水)缩合反应,使笼型八聚倍半硅氧烷交联。因此,能够提高有机硅树脂组合物的柔软性。
另外,有机硅树脂组合物能够降低其热固化温度(例如为100~250℃)。
此外,在上述实施方式中,首先,得到有机硅树脂前体,此后,配混有机硅树脂前体和有机氢聚硅氧烷,制备有机硅树脂组合物,但有机硅树脂组合物的制备方法不限定于此。例如可以同时配混笼型八聚倍半硅氧烷、和含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和有机氢聚硅氧烷,并根据需要加热,由此制备有机硅树脂组合物。
而且,该有机硅树脂组合物没有特别限定,可作为例如各种产业产品的密封材料、填充材料来使用。有机硅树脂组合物可优选作为各种产业产品的密封层来形成,具体而言,可作为用于密封半导体元件的密封层来形成。
作为光半导体元件,只要是光半导体装置中具有的元件,就没有特别限制,例如可列举出发光二极管(LED)、光电二极管、光电晶体管、激光二极管等。优选可列举出LED,进一步优选可列举出照明用LED等。
接着,对本发明的光半导体装置的一实施方式,参照图1进行说明。
在图1中,光半导体装置11具备:基板3、和安装于基板3的光半导体元件1、和形成于基板3之上的壳体2、和密封光半导体元件1的密封层7、和形成于密封层7之上的荧光体层8。
光半导体装置11中的基板3和光半导体元件1和壳体2和密封层7和荧光体层8与它们在第1实施方式中的形状和配置相同,基板3和光半导体元件1和壳体2和荧光体层8由与它们在第1实施方式中相同的材料形成的。
而且,为了得到该光半导体装置11,首先,准备基板3,接着,将光半导体元件1安装于基板3,另行在在基板3之上形成壳体2。
接着,将密封层7填充在壳体2内。具体而言,将上述有机硅树脂组合物填充在壳体2内,此后,根据需要蒸馏除去溶剂,然后在上述温度下加热所填充的有机硅树脂组合物。
于是,有机硅树脂组合物通过上述加热而暂时塑化(或者液状化)密封光半导体元件1,此后进行热固化。
此后,在密封层7之上形成荧光体层8。
由此,得到光半导体装置11。
而且,密封层7是由上述有机硅树脂组合物形成的,因此通过利用密封时的加热塑化后在低温下固化,可以在有效地防止由冲击或过热带来的损伤的同时密封光半导体元件1。
在上述光半导体装置11中,光半导体元件1是通过上述密封层7密封的,因此光学特性和耐热性优异,并且可靠性、机械强度和耐久性优异。
另外,在图1的实施方式中,由本发明的有机硅树脂组合物形成密封层7,但例如还可以形成壳体2。
在图1中,作为反射器的壳体2是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的。
作为光反射成分,可列举出与在第1实施方式中示例出的光反射成分同样的物质,配混比例也与在第1实施方式中示例出的配混比例是同样的。
光反射成分均匀地分散混合在有机硅树脂组合物中。
光反射组合物通过配混上述有机硅树脂组合物和光反射成分并均匀混合来制备。
将上述光反射组合物成形为上述形状并加热,由此形成壳体2。而且,由于含有上述有机硅树脂组合物,壳体2的耐热性、柔软性、热塑性和热固性优异。
因此,具备上述壳体2的光半导体装置11的光学特性和耐热性优异,并且柔软性、机械强度和耐久性优异。
此外,在图1所示光半导体装置11中,可以由有机硅树脂组合物形成密封层7、并且由含有有机硅树脂组合物的光反射组合物形成壳体2。
在该实施方式中,也能够起到与上述同样的作用效果。
第3实施方式
本发明的有机硅树脂组合物含有笼型八聚倍半硅氧烷、和两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和侧链含烯基聚硅氧烷。
作为笼型八聚倍半硅氧烷,可列举出与在第1实施方式中示例出的笼型八聚倍半硅氧烷同样的物质。
此外,上述式(1)和(2)中的R2的一价烃基:氢的摩尔比超过6.5/1.5(=6.5:1.5)(例如7/1(=7:1))时,由于氢化硅烷基的摩尔数过少,因此,笼型八聚倍半硅氧烷与两末端含烯基聚硅氧烷(和侧链含烯基聚硅氧烷)的反应程度过度降低,所得有机硅树脂组合物的分子量变低,无法得到固体状的有机硅树脂。
另一方面,上述R2的一价烃基:氢的摩尔比不足5.5/2.5(=5.5:2.5)(例如,5/3(=5:3))时,由于笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数过多,因此,笼型八聚倍半硅氧烷与两末端含烯基聚硅氧烷(和侧链含烯基聚硅氧烷)的反应程度过度增大,因而有机硅树脂组合物不显示热塑性。
两末端含烯基聚硅氧烷为在分子的两末端含有烯基的直链状的聚硅氧烷,具体而言,可列举出与在第1实施方式中示例的、上述式(3)所示的两末端含烯基聚硅氧烷同样的物质。
作为氢化硅烷化催化剂,可列举出与在第1实施方式中示例出的氢化硅烷化催化剂同样的物质。
侧链含烯基聚硅氧烷为在侧链中含有两个以上烯基的聚硅氧烷。作为这样的侧链含烯基聚硅氧烷例如可列举出含有键合于直链状的含有硅氧烷部分(-Si-O-)的主链(的硅原子)的烯基作为侧链的含直链状硅氧烷聚硅氧烷(直链状聚硅氧烷),和/或,含有键合于分枝状的硅氧烷部分的硅原子的烯基的含分枝状硅氧烷聚硅氧烷(分枝状聚硅氧烷)。
含直链状硅氧烷聚硅氧烷具体而言用下述式(8)表示。
(式中,A~D为结构单元,A和D表示末端单元,B和C表示重复单元。R5表示一价烃基,R6表示烯基。另外,b表示0或1以上的整数,c表示2以上的整数。)
A~D构成含直链状硅氧烷聚硅氧烷。
式(8)中的R5所示的一价烃基可以是相同或不同的,优选是相同的。
作为R5所示的一价烃基,可列举出与上述(1)和(2)中用R1表示的一价烃基相同的基团,可优选列举出甲基、苯基,进一步优选列举出为甲基。
从反应性和稳定性的观点出发,b优选表示1~10000的整数,进一步优选表示1~5000的整数。
从反应性和稳定性的从观点出发,c优选表示2~500的整数,进一步优选表示2~100的整数。
从稳定性和处理性的观点出发,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的数均分子量例如为200~1000000,优选为200~80000。含直链状硅氧烷聚硅氧烷的数均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC:标准聚苯乙烯换算值)来测定。
含直链状硅氧烷聚硅氧烷的烯基含量例如为0.01~10mmol/g,优选为0.1~5mmol/g。含直链状硅氧烷聚硅氧烷的烯基含量可以由1H-NMR中的烯基与甲基的面积比测定。
含直链状硅氧烷聚硅氧烷例如按照公知的方法合成,或者,还可以使用市售产品(例如Gelest公司制造)。
含分枝状硅氧烷聚硅氧烷具体而言用下述式(9)表示。
(式中,E~H为结构单元,E~G表示重复单元,H表示末端单元。R7表示一价烃基。另外,e表示1以上的整数,f和g表示0或1以上的整数,h表示4以上的整数。此外,每1分子中至少有两个R7为烯基。)
E~H构成含分枝状硅氧烷聚硅氧烷。
R7所示的一价烃基例如为饱和烃基、芳香族烃基、或者不饱和烃基(不包括芳香族烃基。)。
作为饱和烃基以及芳香族烃基,可列举出与上述式(1)和(2)中用R1表示的一价烃基相同的基团,可优选列举出甲基、苯基,进一步优选列举出为甲基。
作为不饱和烃基(不包括芳香族烃基。),可列举出与上述式(3)中的R4所示的烯基相同的基团,可优选列举出乙烯基。
式(9)中的R7所示的一价烃基至少包含烯基,优选包含烷基和烯基,进一步优选包含甲基和乙烯基。
含分枝状硅氧烷聚硅氧烷中的烯基的数量为2以上,优选为3以上,通常为30以下。
e优选表示1~100的整数,进一步优选表示1~50的整数。
f优选表示1~100的整数,进一步优选表示1~50的整数。
g优选表示1~100的整数,进一步优选表示1~50的整数。
h优选表示4~100的整数,进一步优选表示4~30的整数。
从稳定性和处理性的观点出发,含分枝状硅氧烷聚硅氧烷的数均分子量例如为100~10000,优选为200~8000。含分枝状硅氧烷聚硅氧烷的数均分子量通过凝胶渗透色谱法(GPC:标准聚苯乙烯换算值)来测定。
含分枝状硅氧烷聚硅氧烷的烯基含量例如为0.01~100mmol/g,优选为0.1~10mmol/g。含分枝状硅氧烷聚硅氧烷的烯基含量可以由1H-NMR中的烯基与甲基的面积比测定。
含分枝状硅氧烷聚硅氧烷例如可以按照公知的方法合成,或者,还可以使用市售产品(例如Gelest公司制造)。
而且,本发明的有机硅树脂组合物通过配混笼笼型八聚倍半硅氧烷、和两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和侧链含烯基聚硅氧烷来制备。
笼型八聚倍半硅氧烷的配混比率相对于有机硅树脂组合物例如为10~80质量%,优选为10~70质量%。
调整两末端含烯基聚硅氧烷的配混比例以使得两末端含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少。
即,烯基与氢化硅烷基的摩尔比(烯基的摩尔数/氢化硅烷基的摩尔数)小于1,例如为0.10~0.99,优选为0.20~0.99,进一步优选为0.50~0.99。换而言之,侧链含烯基聚硅氧烷的配混比例相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份例如为0.001~30质量份,优选为0.01~20质量份。另外,侧链含烯基聚硅氧烷的配混比例相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份例如可以设定为0.01~100质量份、优选设定为0.1~50质量份。
上述摩尔比超过上述范围时,氢化硅烷基变得少于烯基,在该情况下,反应后不会残留过量部分的氢化硅烷基,无法赋予有机硅树脂组合物以热固性。
另一方面,上述摩尔比不足上述范围的情况下,氢化硅烷基过量残留,笼型八聚倍半硅氧烷之间通过空气中的水分发生水解和通过自缩合固化,有无法获得柔软性的情况。
相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份,氢化硅烷化催化剂(固体成分)的配混比例例如为1.0×10-10~3质量份,优选为1.0×10-8~1质量份。
调整侧链含烯基聚硅氧烷的配混比例,以使得作为其烯基的摩尔数(X)与从笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数扣除两末端含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数而得到的摩尔数(Y)的摩尔比(X/Y)例如为0.001~1000,优选为0.01~100。
在制备有机硅树脂组合物时,优选的是,配混通过在氢化硅烷化催化剂的存在下使笼型八聚倍半硅氧烷与两末端含烯基聚硅氧烷进行反应而得到的有机硅树脂组合物前体、和侧链含烯基聚硅氧烷。
即,首先,在氢化硅烷化催化剂的存在下,在笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数比两末端含烯基聚硅氧烷的烯基的摩尔数多(过量)的配混比例下,使笼型八聚倍半硅氧烷与两末端含烯基聚硅氧烷,从而得到有机硅树脂组合物前体。
在得到有机硅树脂组合物前体时,更具体而言,将上述笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷按上述配混比例与氢化硅烷化催化剂以及根据需要的溶剂一起配混,此后,根据需要,将它们加热。
作为溶剂,可列举出例如甲苯等芳香族烃、例如己烷等脂肪族烃、例如醋酸乙酯等酯等。从提高各成分的相容性的观点来看,优选可列举出芳香族烃,进一步优选可列举出甲苯。
反应温度例如为0~100℃,优选为20~80℃,反应时间例如为0.5~96小时。
由此,笼型八聚倍半硅氧烷与两末端含烯基聚硅氧烷反应。即,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与两末端含烯基聚硅氧烷的烯基进行氢化硅烷化反应。
其中,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与两末端含烯基聚硅氧烷的烯基的氢化硅烷化反应的程度可以通过1H-NMR测定,根据来源于两末端含烯基聚硅氧烷的烯基的信号的强度来确认,认为该信号消失时,氢化硅烷化反应结束。
在上述氢化硅烷化反应中,以氢化硅烷基的摩尔数与烯基的摩尔数相比过量的方式,使笼型八聚倍半硅氧烷与两末端含烯基聚硅氧烷反应,在该反应后,氢化硅烷基的过量部分残留。
由此,得到有机硅树脂前体。
其中,有机硅树脂组合物前体是液体状或半固体状的。
接着,按上述比例配混所得有机硅树脂组合物前体和侧链含烯基聚硅氧烷。通过此后的加热(后述),使有机硅树脂前体与侧链含烯基聚硅氧烷反应。此外,根据需要,蒸馏除去溶剂。
由此,可以得到本发明的有机硅树脂组合物。
此外,在不损害本发明的优异效果的范围内,在有机硅树脂组合物中可以按适当的比例添加例如在第1实施方式中示例出的添加物。
所得有机硅树脂组合物是固体状的。由于笼型八聚倍半硅氧烷的位阻,两末端含烯基聚硅氧烷的运动性降低,因此有机硅树脂组合物作为固体状得到。
而且,本发明的有机硅树脂由于R2的一价烃基:氢的摩尔比为特定范围,因此,在笼型八聚倍半硅氧烷中,与两末端含烯基聚硅氧烷的烯基反应的氢化硅烷基的比例得到调整。而且,两末端含烯基聚硅氧烷以其烯基的摩尔数比笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的方式与笼型八聚倍半硅氧烷进行反应。因此,所得有机硅树脂组合物不仅透明性和耐热性优异,并且可以兼有热塑性和热固性。
即,有机硅树脂组合物通过上述加热而暂时塑化(或者液状化),此后进行热固化。
笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的运动性通过加热而升高,由此来表现有机硅树脂组合物的热塑性。
其中,有机硅树脂组合物的热塑温度例如为40~150℃,优选为50~100℃。此外,热塑温度是有机硅树脂组合物显示热塑性的温度,具体而言,为固体状的有机硅树脂组合物通过加热而软化,完全形成液体状的温度,与软化温度实质上是相同的。
暂时塑化的有机硅树脂组合物的热固性具体而言通过有机硅树脂组合物前体中残留的氢化硅烷基与侧链含烯基聚硅氧烷的烯基反应来显示。
更具体而言,有机硅树脂前体中的笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基与侧链含烯基聚硅氧烷的烯基进行氢化硅烷化反应。
另外,有机硅树脂组合物的热固化温度较低,例如为100~250℃,优选为120~250℃。热固化温度为有机硅树脂组合物显示热固性的温度,具体而言,为塑化了的有机硅树脂组合物通过加热而固化、完全形成固体状的温度。
在该有机硅树脂组合物中,侧链含烯基聚硅氧烷的烯基与笼型八聚倍半硅氧烷的剩余氢化硅烷基反应,由此能够交联笼型八聚倍半硅氧烷。因此,能够提高有机硅树脂组合物的柔软性。
另外,有机硅树脂组合物能够降低其热固化温度(例如为100~250℃)。
此外,在上述实施方式中,首先,得到有机硅树脂前体,此后,配混有机硅树脂前体和侧链含烯基聚硅氧烷,制备有机硅树脂组合物,但有机硅树脂组合物的制备方法不限定于此。例如可以同时配混笼型八聚倍半硅氧烷、和两末端含烯基聚硅氧烷、和氢化硅烷化催化剂、和侧链含烯基聚硅氧烷,并根据需要加热,由此制备有机硅树脂组合物。
而且,该有机硅树脂组合物没有特别限定,可作为例如各种产业产品的密封材料、填充材料来使用。有机硅树脂组合物可优选作为各种产业产品的密封层来形成,具体而言,可作为用于密封半导体元件的密封层来形成。
作为光半导体元件,只要是光半导体装置中具有的元件,就没有特别限制,例如可列举出发光二极管(LED)、光电二极管、光电晶体管、激光二极管等。优选可列举出LED,进一步优选可列举出照明用LED等。
接着,对本发明的光半导体装置的一实施方式,参照图1进行说明。
在图1中,光半导体装置11具备:基板3、和安装于基板3的光半导体元件1、和形成于基板3之上的壳体2、和密封光半导体元件1的密封层7、和形成于密封层7之上的荧光体层8。
光半导体装置11中的基板3和光半导体元件1和壳体2和密封层7和荧光体层8与它们在第1实施方式中的形状和配置相同,基板3和光半导体元件1和壳体2和荧光体层8由与它们在第1实施方式中相同的材料形成的。
而且,在得到该光半导体装置11时,首先,准备基板3,接着,将光半导体元件1安装于基板3,另行在在基板3之上形成壳体2。
接着,将密封层7填充在壳体2内。具体而言,将上述有机硅树脂组合物填充在壳体2内,此后,根据需要蒸馏除去溶剂,然后在上述温度下加热所填充的有机硅树脂组合物。
于是,有机硅树脂组合物通过上述加热而暂时塑化(或者液状化)密封光半导体元件1,此后进行热固化。
此后,在密封层7之上形成荧光体层8。
由此,得到光半导体装置11。
而且,密封层7是由上述有机硅树脂组合物形成的,因此通过利用密封时的加热塑化后在低温下固化,可以有效地防止由冲击或过热带来的损伤的同时密封光半导体元件1。
在上述光半导体装置11中,光半导体元件1是通过上述密封层7密封的,因此光学特性和耐热性优异,并且可靠性、机械强度和耐久性优异。
另外,在图1的实施方式中,由本发明的有机硅树脂组合物形成密封层7,但例如还可以形成壳体2。
在图1中,作为反射器的壳体2是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的。
作为光反射成分,可列举出与在第1实施方式中示例出的光反射成分同样的物质,配混比例也与在第1实施方式中示例出的配混比例是同样的。
光反射成分均匀地分散混合在有机硅树脂组合物中。
光反射组合物通过配混上述有机硅树脂组合物和光反射成分并均匀混合来制备。
将上述光反射组合物成形为上述形状并加热,由此形成壳体2。而且,由于含有上述有机硅树脂组合物,壳体2的耐热性、柔软性、热塑性和热固性优异。
因此,具备上述壳体2的光半导体装置11的光学特性和耐热性优异,并且柔软性、机械强度和耐久性优异。
此外,在图1所示光半导体装置11中,可以由有机硅树脂组合物形成密封层7、并且由含有有机硅树脂组合物的光反射组合物形成壳体2。
在该实施方式中,也能够起到与上述同样的作用效果。
实施例
以下举出合成例、比较合成例、实施例和比较例来进一步详细说明本发明,但本发明不受这些例子的任何限制。
合成例1
笼型八聚倍半硅氧烷的合成
将35.8mL(160.6mol)四乙氧基硅烷缓慢滴加到66.8mL(158.6mol)四甲基氢氧化铵(25%甲醇溶液)、32.8mL甲醇和24.6mL蒸馏水的混合溶液中,搅拌一昼夜,使它们反应。
接着,将反应液过滤,将滤液滴加到428mL己烷,7.1g(75mmol)二甲基氯硅烷和24.4g(225mmol)三甲基氯硅烷的混合溶液中,搅拌一昼夜。此后,用己烷提取产物,在提取液中添加硫酸镁来使其干燥。此后,暂时除去己烷,然后进一步添加己烷使其重结晶,从而得到白色固体的笼型八聚倍半硅氧烷。
所得笼型八聚倍半硅氧烷通过1H-NMR确认为式(2)的结构,并且确认式(2)中的R1为甲基,R2为氢和甲基,算出R2的甲基与氢的摩尔比(笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值),结果甲基:氢=6:2。
合成例2和比较合成例1、2
除了按照表1变更二甲基氯硅烷和三甲基氯硅烷的配混比例以外,与合成例1同样地处理,分别得到合成例2和比较合成例1、2的笼型八聚倍半硅氧烷。
所得笼型八聚倍半硅氧烷通过1H-NMR确认为式(2)的结构,并且确定式(2)中的R1和R2的基团,算出R2的甲基与氢的摩尔比(笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值)。其结果在表1中示出。
表1
[1]与第1发明组对应的实施例和比较例
:实施例1~4和比较例1~5
实施例1
将0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2)、和0.24g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a为8,数均分子量800,Gelest公司制造)、和1g甲苯、和0.5μL铂-二乙烯基硅氧烷络合物溶液(氢化硅烷化催化剂,甲苯溶液,铂浓度2质量%)进行配混,在50℃下搅拌15小时。由此,得到有机硅树脂前体。其中,含烯基聚硅氧烷的乙烯基与笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔比(=乙烯基/氢化硅烷基)为0.91。
此后,在所得有机硅树脂前体中,配混0.06g含羟基聚硅氧烷(式(4)中,R5为甲基,b为38,数均分子量3000,Gelest公司制造)并将它们混合。其中,含羟基聚硅氧烷的羟基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例按摩尔比计为0.67。
此后,通过蒸馏除掉甲苯,得到透明固体状的有机硅树脂组合物。
实施例2
代替0.06g含羟基聚硅氧烷(式(3)中,R5为甲基,b为38,数均分子量3000,Gelest公司制造),配混0.06g含羟基聚硅氧烷(式(3)中,R5为甲基,b为1615,数均分子量12000,Gelest公司制造),除此以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含羟基聚硅氧烷的羟基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例按摩尔比计为0.67。
实施例3
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.29g合成例2的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=5.5:2.5),除此以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含羟基聚硅氧烷的羟基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例按摩尔比计为0.67。
实施例4
代替0.24g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a为8,数均分子量800,Gelest公司制造),配混0.6g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a为25,数均分子量为2000,Gelest公司制造),除此以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含羟基聚硅氧烷的羟基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例按摩尔比计为0.67。
比较例1
代替0.24g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a为8,数均分子量800,Gelest公司制造),配混0.24g不含烯基的聚硅氧烷(式(3)中,R3和R4均为甲基,a为25,数均分子量800,Gelest公司制造),除此以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
比较例2
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.72g比较合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=7:1),除此以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明油状的有机硅树脂组合物。其中,含羟基聚硅氧烷的羟基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例按摩尔比计为0.67。
比较例3
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.24g比较合成例2的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=5:3),除此以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明固体(凝胶)状的有机硅树脂组合物。其中,含羟基聚硅氧烷的羟基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例按摩尔比计为0.67。
比较例4
除了未配混铂-二乙烯基硅氧烷络合物溶液(氢化硅烷化催化剂,甲苯溶液,铂浓度2质量%)以外,与实施例1同样地处理,但未得到有机硅树脂前体,而得到有机硅树脂组合物。即,在笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷中,配混含羟基聚硅氧烷,得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
比较例5
除了未配混含羟基聚硅氧烷(式(4)中,R5为甲基,b为38,数均分子量3000,Gelest公司制造)以外,与实施例1同样地处理,得到有机硅树脂前体,将其作为有机硅树脂组合物而获得。其中,有机硅树脂组合物为白浊油状。
评价
1.热塑性和热固性
评价实施例1~4和比较例1~5的有机硅树脂组合物加热时
的特性。
具体而言,由实施例1~4、和比较例3、5的有机硅树脂组合物制作尺寸1cm见方的样品,将该样品置于热板上,加热至30~200℃,利用目视观察求出热塑温度和热固化温度。结果在表2中示出。
其中,比较例3是固体状的,通过加热未软化,因此,不能评价热塑温度。另外,比较例3由于为固体状,因而未评价热固化温度。
另一方面,关于比较例1、2和4,由于为液体状,因而未评价热塑温度。另外,关于比较例1、2和4,在热板上涂布规定量(约1mL),加热至30~200℃,对其进行观察,但由于通过加热未固化,因此未能评价热固化温度。
2.耐热性(透光率的减少率)
关于实施例1~4的样品,用分光光度计(U4100,HitachiHigh-Technologies Corporation制造)测定其对波长450nm的光的透光率。
此后,将样品投入到200℃的热风型干燥机内达规定时间。接下来,经过24小时和168小时之后,从热风型干燥机中取出样品,测定取出的样品对波长450nm的光的透光率。
接下来,分别算出样品的透光率的减少率(=(投入后的透光率/投入前的透光率)×100)。结果在表2中示出。
3.柔软性(拉伸弹性模量和伸长率)
制作厚度600μm的样品,接着,设置在200℃的热风型干燥机内,经过24小时后取出样品,使用万能试验机(Autograph,岛津制作所公司制造)测定25℃下的拉伸弹性模量和25℃下的伸长率。结果在表2中示出。
表2
从表2可知,实施例1~4和比较例5的有机硅树脂组合物兼有热塑性和热固性二者。而且,实施例1~4的有机硅树脂组合物的热固化温度低为180℃,另外,伸长率良好。
另一方面,比较例1~4的有机硅树脂组合物不具有热塑性和热固性这二者。
具体而言,比较例1的有机硅树脂组合物不含含烯基聚硅氧烷,因此,不发生氢化硅烷化反应,所得有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例2的有机硅树脂组合物按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为7:1,氢化硅烷基的摩尔数较少,因此,笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的反应程度降低,有机硅树脂组合物的分子量变低,所得有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例3的有机硅树脂组合物按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为5:3,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数大,因此,所得有机硅树脂组合物没有显示热塑性。
比较例4的有机硅树脂组合物由于没有配混氢化硅烷化催化剂,因此,不发生氢化硅烷化反应,没有得到有机硅树脂前体。另外,有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例5虽然兼具热塑性和热固性,但与实施例1~4相比,热固化温度为200℃,是较高的,弹性模量高,伸长率低。
这推测是因为,由于未配混含羟基聚硅氧烷,因此笼型八聚倍半硅氧烷之间通过与空气中的水分发生水解和自缩合固化,因而交联点间距离短。
[2]与第2发明组对应的实施例和比较例
:实施例5~10和比较例6~10
实施例5
将0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2)、和0.24g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a为8,数均分子量800)、和1g甲苯、和0.1μL铂-二乙烯基硅氧烷络合物溶液(氢化硅烷化催化剂,甲苯溶液,铂浓度2质量%)进行配混,在50℃下搅拌15小时。由此,得到有机硅树脂前体。其中,含烯基聚硅氧烷的乙烯基与笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔比(=乙烯基/氢化硅烷基)为0.91。
此后,在所得有机硅树脂前体中,配混0.03g(相对于100质量份有机硅树脂前体为5质量份)侧链型有机氢聚硅氧烷(式(5)中,R5为甲基,b=510,c=200;数均分子量50000,SiH基含量4mmol/g)并将它们混合。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为4。
此后,通过蒸馏除掉甲苯,得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为4.7质量%。
实施例6
将侧链型有机氢聚硅氧烷(式(5)中,R5为甲基,b=510,c=200;数均分子量50000,SiH基含量4mmol/g)的配混量从0.03g变更为0.14g(相对于100质量份有机硅树脂前体为23.3质量份),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为18.7,有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为18.8质量%。
实施例7
代替0.03g侧链型有机氢聚硅氧烷(式(5)中,R5为甲基,b=510,c=200;数均分子量50000,SiH基含量4mmol/g),配混0.03g(相对于100质量份有机硅树脂前体为5质量份)侧链型有机氢聚硅氧烷(式(5)中,R5为甲基,b=510,c=200;数均分子量1000,SiH基含量7mmol/g),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
此外,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为7,有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为4.7质量%。
实施例8
代替0.03g侧链型有机氢聚硅氧烷(式(5)中,R5为甲基,b=510,c=200;数均分子量50000,SiH基含量4mmol/g),配混0.03g(相对于100质量份有机硅树脂前体为5质量份)两末端型有机氢聚硅氧烷(侧链不含氢/两末端含氢有机聚硅氧烷,式(7)中,R6为甲基,d=4;数均分子量450,SiH基含量4.4mmol/g),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为4.4,有机硅树脂组合物中的两末端型有机氢聚硅氧烷的含有比率为4.7质量%。
实施例9
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.29g合成例2的笼型八聚倍半硅氧烷(甲基:氢(摩尔比)=5.5:2.5),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为4,有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为5.4质量%。
实施例10
代替0.24g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a=8;数均分子量800),配混0.6g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a=25;数均分子量2000),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为4,有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为3.0质量%。
比较例6
代替0.24g含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a=8;数均分子量800),配混0.24g不含烯基的聚硅氧烷(式(3)中,R3和R4均为甲基,a=8;数均分子量800),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
比较例7
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.72g比较合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(甲基:氢(摩尔比)=7:1),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为4。有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为3.0质量%。
比较例8
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.24g比较合成例2的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=5:3),除此以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明固体(凝胶)状的有机硅树脂组合物。
其中,有机氢聚硅氧烷的氢化硅烷基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为4。有机硅树脂组合物中的侧链型有机氢聚硅氧烷的含有比率为5.9质量%。
比较例9
除了未配混铂-二乙烯基硅氧烷络合物溶液(氢化硅烷化催化剂,甲苯溶液,铂浓度2质量%)以外,与实施例5同样地处理,未得到有机硅树脂前体,而得到有机硅树脂组合物。即,在笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷中,配混有机氢聚硅氧烷,得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
比较例10
除了未配混有机氢聚硅氧烷(式(5)中,R5为甲基,b=510,c=200;数均分子量50000,SiH基含量4mmol/g)以外,与实施例5同样地处理,得到有机硅树脂前体,将其作为有机硅树脂组合物而获得。其中,有机硅树脂组合物为白浊固体状。
评价
1.热塑性和热固性
评价实施例5~10和比较例6~10的有机硅树脂组合物加热
时的特性。
具体而言,由实施例5~10和比较例8、10的有机硅树脂组合物制作尺寸1cm见方的样品,将该样品置于热板上,加热至30~200℃,利用目视观察求出热塑温度和热固化温度。结果在表3中示出。
其中,比较例8是固体状的,通过加热未软化,因此,不能评价热塑温度。另外,比较例8由于为固体状,因而未评价热固化温度。
另一方面,关于比较例6、7和9,由于为液体状,因而未评价热塑温度。另外,关于比较例6、7和9,在热板上涂布规定量(约1mL),加热至30~200℃,对其进行观察,但由于通过加热未固化,因此未能评价热固化温度。
2.耐热性(透光率的减少率)
关于与上述同样制作的实施例5~10和比较例10的样品,用分光光度计(U4100,Hitachi High-Technologies Corporation制造)测定其对波长450nm的光的透光率。
此后,将样品投入到200℃的热风型干燥机内达规定时间。接下来,经过24小时和168小时之后,从热风型干燥机中取出样品,测定取出的样品对波长450nm的光的透光率。
接下来,分别算出样品的透光率的减少率(=(投入后的透光率/投入前的透光率)×100)。结果在表3中示出。
3.柔软性(拉伸弹性模量和伸长率)
评价实施例5~10和比较例10的有机硅树脂组合物的拉伸弹性模量和伸长率。
具体而言,由实施例5~10和比较例10的有机硅树脂组合物制作厚度600μm的样品,接着,设置在200℃的热风型干燥机内,经过24小时后取出样品使用万能试验机(Autograph,岛津制作所公司制造)测定25℃下的拉伸弹性模量和25℃下的伸长率。结果在表3中示出。
表3
从表3可知,实施例5~10和比较例10的有机硅树脂组合物兼有热塑性和热固性二者。而且,实施例5~10的有机硅树脂组合物的热固化温度低为180℃。另外,关于实施例5和8~10的有机硅树脂组合物,伸长率良好,关于实施例6的有机硅树脂组合物,拉伸弹性模量良好。
另一方面,比较例6~9的有机硅树脂组合物不具有热塑性和热固性这二者。
具体而言,比较例6的有机硅树脂组合物不含含烯基聚硅氧烷,因此,不发生氢化硅烷化反应,所得有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例7的有机硅树脂组合物按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为7:1,氢化硅烷基的摩尔数较少,因此,笼型八聚倍半硅氧烷和含烯基聚硅氧烷的反应程度降低,有机硅树脂组合物的分子量变低,所得有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例8的有机硅树脂组合物按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为5:3,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数大,因此,所得有机硅树脂组合物没有显示热塑性。
比较例9的有机硅树脂组合物由于没有配混氢化硅烷化催化剂,因此,不发生氢化硅烷化反应,没有得到有机硅树脂前体。另外,有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例10虽然兼具热塑性和热固性,但与实施例5~10相比,热固化温度为200℃,是较高的。
这推测是因为,由于未配混有机氢聚硅氧烷,因此笼型八聚倍半硅氧烷之间通过与空气中的水分发生水解和自缩合固化,因而交联点间距离短。
[3]与第3发明组对应的实施例和比较例
:实施例11~16和比较例11~15
实施例11
将0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2)、和0.24g两末端含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a为8;数均分子量800)、和1g甲苯、和0.1μL铂-二乙烯基硅氧烷络合物溶液(氢化硅烷化催化剂,甲苯溶液,铂浓度2质量%)进行配混,在50℃下搅拌15小时。由此,得到有机硅树脂前体。其中,两末端含烯基聚硅氧烷的乙烯基与笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔比(=乙烯基/氢化硅烷基)为0.91。
此后,在所得有机硅树脂前体中,配混0.03g(相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份为5.0质量份)含直链状硅氧烷聚硅氧烷(式(8)中,R5为甲基,R6为乙烯基,b=120,c=10;数均分子量10000,乙烯基含量0.98mmol/g)并将它们混合。
其中,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的乙烯基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为0.49。
此后,通过蒸馏掉甲苯,得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
有机硅树脂组合物中的含直链状硅氧烷聚硅氧烷的含有比率为4.8质量%。
实施例12
将含直链状硅氧烷聚硅氧烷(式(8)中,R5为甲基,R6为乙烯基,b=120,c=10;数均分子量10000,乙烯基含量0.98mmol/g)的配混量从0.03g变更为0.14g(相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份为23.2质量份),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的乙烯基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为2.29,有机硅树脂组合物中的含直链状硅氧烷聚硅氧烷的含有比率为18.8质量%。
实施例13
代替0.03g含直链状硅氧烷聚硅氧烷(式(8)中,R5为甲基,R6为乙烯基,b=120,c=10;数均分子量10000,乙烯基含量0.98mmol/g),配混0.03g(相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份为5.0质量份)含直链状硅氧烷聚硅氧烷(式(8)中,R5为甲基,R6为乙烯基,b=131,c=2;数均分子量10000,乙烯基含量0.13mmol/g),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的乙烯基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为0.065,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的含有比率为4.8质量%。
实施例14
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.3g合成例2的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=5.5:2.5),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的乙烯基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为0.39,有机硅树脂组合物中的含直链状硅氧烷聚硅氧烷的含有比率为5.2质量%。
实施例15
代替0.24g两末端含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a=8;数均分子量800),配混0.6g两末端含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a=25;数均分子量2000),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含直链状硅氧烷聚硅氧烷的乙烯基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为0.49,有机硅树脂组合物中的含直链状硅氧烷聚硅氧烷的含有比率为3.0质量%。
实施例16
代替0.03g含直链状硅氧烷聚硅氧烷(式(8)中,R5为甲基,R6为乙烯基,b=120,c=10;数均分子量10000,乙烯基含量0.98mmol/g),配混0.03g(相对于笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的总量100质量份为5质量份)含分枝状硅氧烷聚硅氧烷(式(9)中,R7为甲基和乙烯基,数均分子量2400,乙烯基含量0.4~0.6mmol/g),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊固体状的有机硅树脂组合物。
其中,含分枝状硅氧烷聚硅氧烷的乙烯基与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基的比例(X/Y)按摩尔比计为0.25,有机硅树脂组合物中的含分枝状硅氧烷聚硅氧烷的含有比率为4.8质量%。
比较例11
代替0.24g两末端含烯基聚硅氧烷(式(3)中,R3为甲基,R4为乙烯基,a=8;数均分子量800),配混0.24g不含烯基的聚硅氧烷(式(3)中,R3和R4均为甲基,a=8;数均分子量800),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
其中,侧链含烯基聚硅氧烷的烯基(X)与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基(Y)的比例(X/Y)按摩尔比计为0.04,有机硅树脂组合物中的侧链含烯基聚硅氧烷的含有比率为4.8质量%。
比较例12
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2),配混0.72g比较合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=7:1),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
其中,侧链含烯基聚硅氧烷的烯基(X)与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基(Y)的比例(X/Y)按摩尔比计为0.49,有机硅树脂组合物中的侧链含烯基聚硅氧烷的含有比率为3.0质量%。
比较例13
代替0.36g合成例1的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=6:2)0.36g,配混0.24g比较合成例2的笼型八聚倍半硅氧烷(式(2)中,R2比=甲基:氢(摩尔比)=5:3),除此以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,接着得到透明固体(凝胶)状的有机硅树脂组合物。
其中,侧链含烯基聚硅氧烷的烯基(X)与有机硅树脂前体中的剩余氢化硅烷基(Y)的比例(X/Y)按摩尔比计为0.49,有机硅树脂组合物中的侧链含烯基聚硅氧烷的含有比率为5.9质量%。
比较例14
除了未配混铂-二乙烯基硅氧烷络合物溶液(氢化硅烷化催化剂,甲苯溶液,铂浓度2质量%)以外,与实施例11同样地处理,未得到有机硅树脂前体,而得到有机硅树脂组合物。即,在笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷中,配混含直链状硅氧烷聚硅氧烷,得到白浊油状的有机硅树脂组合物。
比较例15
除了未配混含直链状硅氧烷聚硅氧烷(式(8)中,R5为甲基,R6为乙烯基,b=120,c=10;数均分子量10000,乙烯基含量0.98mmol/g)以外,与实施例11同样地处理,得到有机硅树脂前体,将其作为有机硅树脂组合物而获得。其中,有机硅树脂组合物为白浊固体状。
评价
1.热塑性和热固性
评价实施例11~16和比较例11~15的有机硅树脂组合物加热
时的特性。
具体而言,由实施例11~16、和比较例13、15的有机硅树脂组合物制作尺寸1cm见方的样品,将该样品置于热板上,加热至30~200℃,利用目视观察求出热塑温度和热固化温度。结果在表4中示出。
其中,比较例13是固体状的,通过加热未软化,因此,不能评价热塑温度。另外,比较例13由于为固体状,因而未评价热固化温度。
另一方面,关于比较例11、12和14,由于为液体状,因而未评价热塑温度。另外,关于比较例11、12和14,在热板上涂布规定量(约1mL),加热至30~200℃,对其进行观察,但由于通过加热未固化,因此未能评价热固化温度。
2.耐热性(透光率的减少率)
关于与上述同样制作的实施例11~16和比较例15的样品,用分光光度计(U4100,Hitachi High-Technologies Corporation制造)测定其对波长450nm的光的透光率。
此后,将样品投入到200℃的热风型干燥机内达规定时间。接下来,经过24小时和168小时之后,从热风型干燥机中取出样品,测定取出的样品对波长450nm的光的透光率。
接下来,分别算出样品的透光率的减少率(=(投入后的透光率/投入前的透光率)×100)。结果在表4中示出。
3.柔软性(拉伸弹性模量和伸长率)
对于与上述同样制作的实施例11~16和比较例15的样品,评价有机硅树脂组合物的拉伸弹性模量和伸长率。
具体而言,由实施例11~16和比较例15的有机硅树脂组合物制作厚度600μm的样品,接着,设置在200℃的热风型干燥机内,经过24小时后取出样品使用万能试验机(Autograph,岛津制作所公司制造)测定25℃下的拉伸弹性模量和25℃下的伸长率。结果在表4中示出。
表4
从表4可知,实施例11~16和比较例15的有机硅树脂组合物兼有热塑性和热固性二者。而且,实施例11~16的有机硅树脂组合物的热固化温度低为150~170℃,另外,拉伸弹性模量和伸长率良好。
另一方面,比较例11~14的有机硅树脂组合物不具有热塑性和热固性这二者。
具体而言,比较例11的有机硅树脂组合物由于不含两末端含烯基聚硅氧烷,因此,不发生氢化硅烷化反应,所得有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例12的有机硅树脂组合物按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为7:1,氢化硅烷基的摩尔数较少,因此,笼型八聚倍半硅氧烷和两末端含烯基聚硅氧烷的反应程度降低,有机硅树脂组合物的分子量变低,所得有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例13的有机硅树脂组合物按笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为5:3,笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数大,因此,所得有机硅树脂组合物没有显示热塑性。
比较例14的有机硅树脂组合物由于没有配混氢化硅烷化催化剂,因此,不发生氢化硅烷化反应,没有得到有机硅树脂前体。另外,有机硅树脂组合物在室温下未形成固体状,在室温下形成液体状。即,不具有热塑性。
比较例15虽然兼具热塑性和热固性,但与实施例11~16相比,热固化温度为200℃,是较高的,而且,拉伸弹性模量低。
这推测是因为,由于未配混侧链含烯基聚硅氧烷,因此笼型八聚倍半硅氧烷之间通过与空气中的水分发生水解和自缩合固化,因而交联点间距离短。
要说明的是,上述说明作为本发明的例示实施方式提供,但这不过是单纯的例示,并非是限定性解释。本领域技术人员所清楚的本发明的变形例包括在所述权利要求的范围内。
Claims (28)
1.一种有机硅树脂组合物,其特征在于,其含有:
具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和
含有摩尔数比所述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和
氢化硅烷化催化剂、和
含羟基聚硅氧烷,
式(1)中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基,其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。
3.根据权利要求1所述的有机硅树脂组合物,其特征在于,所述含烯基聚硅氧烷用下述式(3)表示,
式(3)中,R3表示一价烃基,R4表示烯基,另外,a表示1以上的整数。
5.根据权利要求1所述的有机硅树脂组合物,其特征在于,其含有:
使所述笼型八聚倍半硅氧烷与所述含烯基聚硅氧烷在所述氢化硅烷化催化剂的存在下反应而得到的有机硅树脂前体、和
所述含羟基聚硅氧烷。
12.根据权利要求10所述的有机硅树脂组合物,其特征在于,所述含烯基聚硅氧烷用下述式(3)表示,
式(3)中,R3表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R4表示烯基,另外,a表示1以上的整数。
14.根据权利要求10所述的有机硅树脂组合物,其特征在于,其含有:
使所述笼型八聚倍半硅氧烷与所述含烯基聚硅氧烷在所述氢化硅烷化催化剂的存在下反应而得到的有机硅树脂前体、和
所述有机氢聚硅氧烷。
18.一种光半导体装置,其特征在于,
其具备:光半导体元件、和
反射从所述光半导体元件发出的光的反射器,
所述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,
所述有机硅树脂组合物含有:
具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和
含有摩尔数比所述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的含烯基聚硅氧烷、和
氢化硅烷化催化剂、和
有机氢聚硅氧烷,
式(1)中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,R2表示氢或者选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基,其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。
23.根据权利要求19所述的有机硅树脂组合物,其特征在于,所述侧链含烯基聚硅氧烷用下述式(9)表示,
式(9)中,E~H为结构单元,E~G表示重复单元,H表示末端单元,R7表示一价烃基,另外,e表示1以上的整数,f和g表示0或1以上的整数,h表示4以上的整数,此外,每1分子中至少有两个R7为烯基。
24.根据权利要求19所述的有机硅树脂组合物,其特征在于,其含有:
使所述笼型八聚倍半硅氧烷与所述两末端含烯基聚硅氧烷在所述氢化硅烷化催化剂的存在下反应而得到的有机硅树脂前体、和
所述侧链含烯基聚硅氧烷。
26.一种光半导体装置,其特征在于,
其具备:光半导体元件、和
密封所述光半导体元件的密封层,
所述密封层是由有机硅树脂组合物形成的,
所述有机硅树脂组合物含有:
具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和
在分子的两末端含有摩尔数比所述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和
氢化硅烷化催化剂、和
在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷,
式(1)中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基,其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。
28.一种光半导体装置,其特征在于,
其具备:光半导体元件、和
反射从所述光半导体元件发出的光的反射器,
所述反射器是由含有有机硅树脂组合物和光反射成分的光反射组合物形成的,
所述有机硅树脂组合物含有:
具有下述式(1)所示的基团的笼型八聚倍半硅氧烷、和
在分子的两末端含有摩尔数比所述笼型八聚倍半硅氧烷的氢化硅烷基的摩尔数少的烯基的直链状的两末端含烯基聚硅氧烷、和
氢化硅烷化催化剂、和
在侧链中含有两个以上烯基的侧链含烯基聚硅氧烷,
式(1)中,R1表示一价烃基,R2表示氢或一价烃基,其中,按所述笼型八聚倍半硅氧烷总体的平均值计,R2的一价烃基:氢的摩尔比为6.5:1.5~5.5:2.5的范围。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121219 |