CN103879099A - 具有荧光体含有层和白色颜料含有层的热固化性硅酮树脂片材、使用该片材的发光装置的制造方法,以及封装发光半导体装置 - Google Patents
具有荧光体含有层和白色颜料含有层的热固化性硅酮树脂片材、使用该片材的发光装置的制造方法,以及封装发光半导体装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种热固化性硅酮树脂片材和使用该片材的发光装置的制造方法、以及封装发光半导体装置。该热固化性硅酮树脂片材能够容易地将荧光体均匀地分散在LED元件的表面,且能够由光扩散效果减低刺眼度。该热固化性硅酮树脂片材至少含有2层,即包括在常温下为可塑性的固体状或为半固体状的含有荧光体的热固化性硅酮树脂组合物的层(2)、和包括含有白色颜料的热固化了的硅酮树脂组合物的层(1)。
Description
技术领域
本发明涉及:一种热固化型硅酮树脂片材和使用这些片材的发光装置的制造方法,以及所述发光装置。其中,该热固化型硅酮树脂片材为通过将其层叠且粘着于LED元件的芯片表面从而能够变换LED的蓝色光及紫外光的波长,且具有荧光体含有层和含有白色颜料的光扩散层的至少两层硅酮树脂层。
背景技术
已知在发光二极管(LED)的领域内,为了变换波长而使用着荧光体(专利文献1)。另一方面,由于硅酮树脂具有优异的耐光性,其作为用于封装和保护LED元件的被材而受着关注(专利文献2)。
通常,在使用白色LED的情况下,通过使用已分散荧光体的硅酮树脂或环氧树脂去覆盖LED芯片等的方法,进而使荧光体分散于芯片附近,从而使蓝色光变换为伪白色光。但是,若荧光体在树脂层中的分散为不均匀或存在偏差,则容易发生色漂移。为了产生均一的白色光则需要将荧光体均一地分散于覆盖树脂层中。因此,例如,探讨着进行丝网印刷含有荧光体的硅酮树脂组合物的方法。另外,还探讨着通过在将组合物施与芯片后,再沉降荧光体,进而使其均一地分散在芯片的附近,并且,进而在这样所得到的荧光体分散层上形成透明或半透明的保护层的方法等。但是,由于该方法所得到的荧光体分散层和保护透明层的品质的稳定性不充分,而且还具有制造工序复杂化的问题。再者,以往也实行过将含有荧光体的可热固化性硅酮树脂片材贴敷在LED元件上,使其固化后形成注型透明树脂的保护层的方法。但这种方法也存在制造工序复杂的问题。
现在普及着使用白色LED的电灯泡。LED电灯泡尽管光源小,但由于其辉度高,在与以往的电灯泡相比为刺眼。再者,也有人不喜欢在未点灯时其荧光体看上去为黄色。因此,需要设法将白色颜料添加在覆盖LED元件的树脂层,且通过光扩散降低刺眼度,以及隐蔽在未点灯时荧光体的光色。
再者,在使用LED等的情况下,需要设法将白色颜料添加在覆盖LED元件的树脂层,且在光扩散和未点灯时隐蔽荧光体的光色。此外,所述被材也被需要具有高耐热性和高耐紫外光性等。进一步,若能够利用现有的制造设备形成已均匀地分散荧光体的树脂层,则有利于其在产业上的应用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特表2005-524737号公报
专利文献2日本特开2004-339482号公报
发明内容
发明要解决的问题
在此,本发明的目的在于,提供一种固化性硅酮树脂片。该固化性硅酮树脂片为能将荧光体容易均匀地分散在LED元件的表面,并且通过光扩散效果降低刺眼度,且在未点灯时隐蔽荧光体的光色,进而外观设计性佳。
用于解决问题的方案
本发明作为解决上述问题的方案,第一方面,提供一种热固化性硅酮树脂片材,其包括:
层(2),其在常温下为可塑性的固体或半固体状态,并且包括含有荧光体的热固化性硅酮树脂组合物,及
层(1),其包括含有白色颜料且经热固化的热固化性硅酮树脂组合物。
本发明的热固化性硅酮树脂片材可贴敷、且通过加热可固化和封装在LED元件表面。
进一步,本发明第二方面,提供一种具有LED元件的发光装置的制造方法,该方法包括:将具有所述层(1)和层(2)的热固化性硅酮树脂片材以该层(2)接触于所述LED元件的表面的方式配置在LED元件的表面,且加热固化该树脂片材,并用下述固化物覆盖并密封所述LED元件的表面,所述固化物具有:含有荧光体的固化硅酮树脂层;和不含有荧光体而含有白色颜料且为白色或白色半透明的固化硅酮树脂层。
再者,本发明进一步提供发光装置。该发光装置使用通过上述制造方法所得到的具有含有荧光体的固化硅酮树脂层(2)和含有白色颜料的固化硅酮树脂层(1)的固化物去封装LED元件。
作为上述本发明的热固化性硅酮树脂片材的特别优选实施方式,其被例举为:
所述层(2)由含有下述成分(A)~(D)的热固化型硅酮树脂组合物形成,其中,
(A)树脂结构的有机聚硅氧烷,其实质上含有R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元,所述R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,且其重复数为5~300个(其中,R1、R2以及R3独立地表示为碳原子数为1~10,优选为1~6的一价烃基,所述一价烃基为:例如甲基、乙基、丙基、己基等的烷基或环烷基、或苯基,R4独立地表示为碳原子数为2~5,优选为2~3的例如乙烯基或烯丙基的链烯基,a为0、1又或2,b为1或2且a+b为2或3);
(B)树脂结构的有机氢化聚硅氧烷,其实质上含有R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元,所述R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,且其重复数为5~300个(其中,R1、R2以及R3独立地与上述相同,c为0、1或2,d为1或2,且c+d为2或3):
(B)的量为使(B)成分中与硅原子键合的氢原子相对于(A)成分中的链烯基总量的摩尔比达到0.1~4.0的量;
(C)铂族金属系催化剂;及
(D)荧光体,
所述层(1)包括不含有荧光体且经热固化的硅酮树脂组合物,该硅 酮树脂组合物含有:
(E)含有乙烯基的有机聚硅氧烷;
(F)有机氢化聚硅氧烷;
(C)铂族系催化剂;及
(G)白色颜料。
发明的效果
本发明的热固化性硅酮树脂片材(该片材至少具有二层,且为了便于说明,以下称之为二层热固化性硅酮树脂片材),其至少一层在未固化状态下为可塑性的固体或半固体,因此容易操作,其使用性良好,进而能够容易地层叠和粘着在LED芯片的表面。另外,由于含有荧光体的层(2)在未固化状态为可塑性的固体或半固体,因此,已被充填的荧光体的分散状态,其为经时性稳定,在保存中不会从树脂分离或沉降,进而能够稳定和维持已均匀地分散荧光体的树脂层。
在本发明的双层热固化性硅酮树脂片材的情况下,由于仅通过将此一枚片材贴敷在LED芯片的表面就能够同时形成荧光体层和保护层(密封层),因此,其生产性进一步改善且批量生产性优异。即使使用通常的芯片粘和装配机等的安装设备,也能够容易地将双层热固化性硅酮树脂片材层叠和粘着在LED芯片的表面。
而且,通过固化以此方式层叠的组合物片材,能够层厚均一、高效率且稳定地形成已均匀地分散荧光体的固化树脂层。再者,在所得到的荧光体树脂层(2)中,由于荧光体均匀地分散着,因此不易发生色漂移,且色泽性良好,进而能够得到均匀的白色光。再者,固化保护层(1)由于含有白色颜料,因此得以具有光扩散效果,从而刺眼度被减低。而且,在未点灯时其荧光体的光色被白色颜料掩蔽,因此其外观也佳。
在已使用上述优选的实施方式的组合物的情况下,可形成其固化物为硬质树脂的同时且可挠性优异,并且表面发黏少的固化树脂层。而且,还具有即使使用以往的成型设备也能够容易成型的优点。
附图说明
图1为表示在实施例1中已制造的本发明的热固化性树脂片材的结构的剖视图。
图2为说明已排列在陶瓷基板上的LED元件的封装的概念图。
图3为说明已搭载在反光器内的LED元件的封装的概念图。
图4为说明以倒装芯片构造的方式接合的LED元件的封装的概念图。
符号说明
含有白色颜料的固化硅酮树脂层(1),透明硅酮树脂层(仅在比较例2)(1,),含有荧光体的硅酮树脂层(2),LED元件(3),金线(4),具有外部电极的陶瓷电路基板(5),反光器(6),外部导线(7),底部填胶材料(8),金隆起焊盘(9),剥离膜(10a、10b),双层硅酮树脂片材(11)。
具体实施方式
以下,对本发明进一步加以详细的说明。
本发明的热固化性硅酮树脂片材至少由层(1)和层(2)组成,且层(2)在常温下为可塑性的固体或半固体。在此,用语“常温”是指在通常的状态下的环境温度,一般为15~30℃的范围的温度,其典型为25℃。用语“半固体”是指具有可塑性且在成形为特定的形状时至少1小时,优选为8小时以上得以保持该形状的物质的状态。因此,例如,于常温具有非常高的粘度的流动性物质,虽然其本质上具有流动性,但是由于该非常高的粘度的原因,其在至少1小时的短时间中不能用肉眼确认其变为所赋予的形状的变化(如塌陷),则该物质被认为处于半固体状态。由于为固体或半固体的状态,因此组合物其操作性佳且作业性高。另外,在层(2)其荧光体的良好的分散状态被经时性地维持。
本发明的热固化性硅酮树脂片材的层(2),在常温下虽为上述具有可塑性的固体或半固体的状态,但通过加热即开始固化。在此时的固化过程中,作为现象首先软化,即,在固体状态的情况下为显示稍有流动性的状态。而在半固体状态的情况下为流动性稍有增高的状态。其后,粘度重新上升且朝向固体化发展。
在本发明中,层(2)含有荧光体,且在发挥将从LED元件所发出 的光的波长转换为所需要的波长的作用的同时,还以覆盖的方式保护/密封其元件。层(1)在能够期待改善层(2)的发光的白色度和光扩散以及将LED的外观不显示黄色的遮色效果的同时,还具有提高元件的保护的作用。层(2)其厚度在从获得良好的波长转换性的角度考虑,通常优选为20~100μm,更为优选为30~80μm。在此,由于该厚度与荧光体的粒径、分散浓度有关,因此在这些的基础上选择厚度为理想。若荧光体的量过多,则例如,难以从蓝色LED得到白色光。再者,为了得到荧光体已均匀分散的一定的厚度,以形成作业上不要过薄为宜。层(1)为已固化的树脂,其厚度从元件保护的角度考虑,其优选为20~300μm,更为优选为30~200μm。
在以下的描述中,将被使用在所述层(1)的组合物称之为组合物(1),将被使用在所述层(2)的组合物称之为组合物(2)。Me表示为甲基,Et表示为乙基,Ph表示为苯基,以及Vi表示为乙烯基。
首先,对以上述优选的实施方式被使用在组合物(1)和组合物(2)中的成分加以说明。有关组合物(1)和组合物(2)的共同成分的说明,在没有特别标记的情况下则被适用于组合物(1)及组合物(2)。
-(A)含有树脂结构的链烯基的有机聚硅氧烷-
为本发明组合物的重要的(A)成分的树脂结构(即,三维网状结构)的有机聚硅氧烷,其由R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元形成(在此,R1、R2、以及R3表示为碳原子数为1~10,优选为1~6的一价烃基,所述一价烃基为:例如甲基、乙基、丙基、环己基等的烷基或环烷基,或苯基,R4独立表示为碳原子数为2~5,优选为2~3的例如乙烯基或烯丙基的链烯基,a为0、1或2。b为1或2,且a+b为2或3),
且为树脂结构的有机聚硅氧烷,其部分地含有上述R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,且该重复数为5~300个、其优选为10~300个、更为优选为15~200个、特别优选为20~100个的结构。
另外,上述的R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,其重复数为5~300个的结构是指以通式(1)表示的直链状二有机聚硅氧烷链结构,
[化学式1]
(式中、m为5~300的整数)。
存在于(A)成分的有机聚硅氧烷中的R2 2SiO单元整体的至少一部分,其优选为50摩尔%以上(50~100摩尔%)、特别优选为80摩尔%以上(80~100摩尔%)在分子中形成有以所示通式(1)所表示的链结构为理想。
在(A)成分的分子中,R2 2SiO单元以使聚合物分子延伸为直链状的方式发挥作用,且R1SiO1.5单元使聚合物分子歧化或使其三维网状化。R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元中的R4(乙烯基或烯丙基等的链烯基),通过和后面叙述的(B)成分具有的R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元的与硅原子键合的氢原子(即、SiH基)进行硅氢化加成反应,进而发挥固化本发明的组合物的作用。
构成(A)成分的三种必须硅氧烷单元的摩尔比,即,R1SiO1.5单元:R2 2SiO单元:R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元的摩尔比,其从所得到的固化物的特性的方面考虑,优选为90~24:75~9:50~1、特别优选为70~28:70~20:10~2(但、其合计为100)。
R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元在该有机聚硅氧烷(A)中,其乙烯基和烯丙基等的链烯基合计存在有0.001mol/100g以上为优选,存在有0.025mol/100g以上更为优选,存在有0.03~0.3mol/100g为特别优选。
再者,对该(A)成分实施凝胶渗透色谱法(GPC),若其聚苯乙烯换算重量平均分子量在3,000~1,000,000、尤其在10,000~100,000的范围内,则该聚合物为固体或半固体状,从而从操作性和固化性等的方面考虑为适宜。
这样的树脂结构的有机聚硅氧烷(A)能够通过下述方法合成:组合成为各单元的原料的化合物,使得在生成聚合物中上述三种硅氧烷单元为所需要的摩尔比,在例如酸的存在下进行共水解缩合。
在此,作为R1SiO1.5单元的原料,可例示MeSiCl3、EtSiCl3、PhSiCl3、丙基三氯硅烷、环己基三氯硅烷等的氯硅烷类,以及与这些氯硅烷类分别相对应的甲氧基硅烷类等的烷氧基硅烷类等。
作为R2 2SiO单元的原料,可例示
ClMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2Cl、
HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OH、
MeOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OMe
等(在此,m=5~150的整数(平均值),n=5~300的整数(平均值))。
另外,R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元表示为,由选自R3R4SiO单元、R3 2R4SiO0.5单元、R4 2SiO单元、以及R3R4 2SiO0.5单元中的一种硅氧烷单元或2种以上的硅氧烷单元的组合。作为其原料,可例示Me2ViSiCl、MeViSiCl2、Ph2ViSiCl、PhViSiCl2等的氯硅烷类,以及与这些氯硅烷分别对应的甲氧基硅烷类等的烷氧基硅烷类等。
另外,在本发明中,所说的(A)成分的有机聚硅氧烷“实质上由R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元形成”,是指构成(A)成分的硅氧烷单元的90摩尔%以上(90~100摩尔%)、尤其95摩尔%以上(95~100摩尔%)为这些3种的硅氧烷单元,0~10摩尔%、尤其0~5摩尔%可为其他的硅氧烷单元。具体说来,在通过进行上述的原料化合物的共水解和缩合进而制备(A)成分的有机聚硅氧烷时,除产生R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以和/或R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元外,还会副反应形成具有硅烷醇基的硅氧烷单元。(A)成分的有机聚硅氧烷相对所有的硅氧烷单元通常可含有10摩尔%以下(0~10摩尔%)、其优选为5摩尔%以下(0~5摩尔%)左右的所述具有硅烷醇基的硅氧烷单元。作为上述含有硅烷醇基的硅氧烷单元,例如,被例举为、R1(HO)SiO单元、 R1(HO)2SiO0.5单元、R2 2(HO)SiO0.5单元、R3 aR4 b(HO)SiO(3-a-b)/2单元以及R3 aR4 b(HO)2SiO(2-a-b)/2单元(在此,R1~R4、a以及b为与前面所述相同)
-(B)树脂结构的有机氢化聚硅氧烷-
为本发明组合物的重要的(B)成分的树脂结构(即,三维网状结构)的有机氢化聚硅氧烷,其实质上由R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元形成(在此,R1、R2、以及R3与上述相同,c为0、1或2,d为1或2,且c+d为2或3),
且为树脂结构的有机氢化聚硅氧烷,其部分地含有上述R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,该重复数为5~300个、其优选为10~300个、更为优选为15~200个、特别优选为20~100个的直链状的硅氧烷结构。
另外,R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,其重复数为5~300个的结构是指,(A)成分与上述相同,即存在于(B)成分的R2 2SiO单元的至少一部分,其优选为50摩尔%以上(50~100摩尔%)、特别优选为80摩尔%以上(80~100摩尔%),在(B)成分的分子中,形成了用所述通式(1)所表示的直链状二有机聚硅氧烷链结构。
即使在(B)成分的分子中,R2 2SiO单元也以使聚合物分子延伸为直链状的方式发挥作用,且R1SiO1.5单元使聚合物分子歧化或使其三维网状化。R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元中的与硅原子键合的氢原子,通过与上述(A)成分所具有的链烯基进行硅氢化加成反应,进而发挥使本发明的组合物固化的作用。
构成(B)成分的三种必须硅氧烷单元的摩尔比,即,R1SiO1.5单元:R2 2SiO单元:R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元的摩尔比,其从所得到的固化物的特性的方面考虑,优选为90~24:75~9:50~1、特别优选为70~28:70~20:10~2(但、其合计为100)。
再者,对该(B)成分进行GPC时的聚苯乙烯换算重量平均分子量,若其在3,000~1,000,000、尤其在10,000~100,000的范围,从而从操作性和固化物的特性等方面考虑为适宜。
这样的树脂结构的有机氢化聚硅氧烷能够通过下述方法合成:组合各单元的原料的化合物使得在生成聚合物中上述三种硅氧烷单元为 所需要的摩尔比,进行共水解。
在此,作为R1SiO1.5单元的原料,可例示MeSiCl3、EtSiCl3、PhSiCl3、丙基三氯硅烷、环己基三氯硅烷,以及与各氯硅烷相对应的甲氧基硅烷等的烷氧基硅烷等。
作为R2 2SiO单元的原料,可例示
ClMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2Cl、
HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OH、
MeOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OMe
等(在此,m=5~150的整数(平均值),n=5~300的整数(平均值))。
另外,R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元表示为,由选自R3HSiO单元、R3 2HSiO0.5单元、H2SiO单元、以及R3H2SiO0.5单元中的一种硅氧烷单元或2种以上的硅氧烷单元的组合。作为其原料,可例示Me2HSiCl、MeHSiCl2、Ph2HSiCl、PhHSiCl2等的氯硅烷类,以及与这些氯硅烷类对应的甲氧基硅烷类等的烷氧基硅烷类等。
另外,在本发明中,所说的(B)成分的有机氢化聚硅氧烷“实质上由R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元形成”,是指构成(B)成分的硅氧烷单元的90摩尔%以上(90~100摩尔%)、尤其95摩尔%以上(95~100摩尔%)为这些3种的硅氧烷单元,0~10摩尔%、尤其0~5摩尔%可为其他的硅氧烷单元。具体说来,在通过进行上述的原料化合物的共水解和缩合进而制备(B)成分的有机氢化聚硅氧烷时,除产生R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元外,还会副反应形成具有硅烷醇基的硅氧烷单元。(B)成分的有机氢化聚硅氧烷相对所有的硅氧烷单元通常可含有10摩尔%以下(0~10摩尔%)、其优选为5摩尔%以下(0~5摩尔%)左右的所述具有硅烷醇基的硅氧烷单元。作为上 述含有硅烷醇基的硅氧烷单元,例如,被例举为、R1(HO)SiO单元、R1(HO)2SiO0.5单元、R2 2(HO)SiO0.5单元、R3 cHd(HO)SiO(3-c-d)/2单元以及R3 cHd(HO)2SiO(2-c-d)/2单元(在此,R1~R3、c以及d为与前面所述相同)
(B)成分的有机氢化聚硅氧烷的配合量使得相对于(A)成分中的乙烯基和烯丙基的合计量,(B)成分中的与硅原子键合的氢原子(SiH基)的摩尔比成为0.1~4.0的量,其特别优选为0.5~3.0、更为优选为0.8~2.0的量。若未满0.1则不产生固化反应,进而难以获得硅酮固化物。若超过4.0,则大量的未反应的SiH基将残存在固化物中,进而成为固化物的物性经时性地变化的原因。
-(C)铂族金属系催化剂-
该催化剂成分是为了促进本发明的组合物的加成固化反应所配合的,其为铂系、钯系、铑系的物质。从成本等的角度考虑,可例举为铂、铂黑、氯铂酸等的铂系,例如,H2PtCl6·mH2O、K2PtCl6、KHPtCl6·mH2O、K2PtCl4、K2PtCl4·mH2O、PtO2·mH2O(m为正整数)等,及这些和链烯等的烃、醇或含有乙烯基的有机聚硅氧烷的络合物等。这些催化剂既可单独使用一种、也可2种以上组合加以使用。
(C)成分的配合量可为用于固化的有效量,其通常相对所述(A)和(B)成分的合计量,以铂族金属的形式以质量换算,其使用量优选在0.1~500ppm的范围,特别优选在0.5~100ppm的范围。
-(D)荧光体-
作为(D)成分的荧光体,可使用现已公知的任何荧光体。其配合量相对于构成荧光体含有层(2)的组合物(2)中的(A)~(B)成分的合计100质量份,一般优选为0.1~300质量份,更优选为1~300质量份,特别优选为1~100质量份的范围。关于(D)成分的荧光体的平均粒径,其可通过激光衍射法作为粒度分布测定的质量平均值D50(或中值粒径)所得到。通常其平均粒径可在10nm以上、其优选为10nm~10μm、更为优选为10nm~1μm程度加以使用。
荧光物质只要是能够吸收从例如以氮化物系半导体作为发光层的半导体发光二极管发出的光,并波长变换为波长不同的光的物质即可。 例如优选选自下述任何荧光体中的至少一种以上的荧光体:主要由诸如Eu、Ce等的镧系元素激活的氮化物系荧光体以及氮氧化物系荧光体;主要由诸如Eu等的镧系元素、Mn等的过渡金属系的元素激活的碱土金属卤磷灰石荧光体、碱土金属卤素硼酸盐荧光体、碱土金属铝酸盐荧光体、碱土金属硅酸盐荧光体、碱土金属硫化物荧光体、碱土金属硫代镓酸盐荧光体、碱土金属氮化硅荧光体、锗酸盐荧光体;或者主要由诸如Ce等的镧系元素激活的稀土族铝酸盐荧光体、稀土族硅酸盐荧光体;或主要由诸如Eu等的镧系元素激活的有机及有机络合物荧光体;Ca-Al-Si-O-N系氮氧化物玻璃荧光体等。具体地可使用下列的荧光体,但不限于此。在以下中,M为从Sr、Ca、Ba、Mg以及Zn中选择的至少一种。X为从F、Cl、Br以及I中选择的至少一种。R为Eu、Mn或Eu与Mn的任意组合。
主要由诸如Eu、Ce等的镧系元素所激活的氮化物系荧光体,其为M2Si5N8:Eu等。另外,除M2Si5N8:Eu以外,还有MSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Eu等。
主要由诸如Eu、Ce等的镧系元素所激活的氮氧化物系荧光体为MSi2O2N2:Eu等。
主要由诸如Eu等的镧系元素或Mn等的过渡金属系元素所激活的碱土金属族卤磷灰石荧光体,其为M5(PO4)3X:R等。
碱土金属卤素硼酸盐荧光体为M2B5O9X:R等(M为从Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中所选择的至少一种。X为从F、Cl、Br、I中所选择的至少一种。R为Eu、Mn、以及Eu和Mn中的任何一种以上。)。
碱土金属铝酸盐荧光体为SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R等(R为Eu、Mn、以及Eu和Mn中的任何一种以上。)。
碱土金属硫化物荧光体为La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu等。
主要由诸如Ce等的镧系元素所激活的稀土类铝酸盐荧光体为,用Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12的组合式所表示的YAG系荧光体等。另外,也为用Tb、Lu等取代Y的一部分或全部的Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce等。
其他的荧光体为ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Eu等。
上述的荧光体根据需要也能够含有从Tb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti中选择的一种以上进而替代Eu或添加于Eu。
所说的Ca-Al-Si-O-N系氮氧化物玻璃荧光体,是指用摩尔%表示,将CaCO3换算为CaO为20~50摩尔%,换算为Al2O3为0~30摩尔%,换算为SiO为25~60摩尔%,换算为AlN为5~50摩尔%,换算为稀土类氧化物或过渡金属氧化物为0.1~20摩尔%,且5种组分的合计为100摩尔%的以氮氧化物玻璃作为母体材料的荧光体。另外,在将氮氧化物玻璃作为母体材料的荧光体中,氮含有量其优选为15质量%以下,在荧光玻璃中将除了稀土类氧化物离子之外的成为敏化剂的其他的稀土类元素离子作为稀土类氧化物,其作为共激活剂优选被含有为0.1~10摩尔%的范围的含量。
另外,也可使用以上荧光体以外的具有同样性能和效果的荧光体。
-(E)含有乙烯基的有机聚硅氧烷-
(E)为在一分子中具有2个以上的乙烯基和烯丙基等的,其碳原子数优选为2~8、特别优选为2~6的由链烯基所代表的脂肪族不饱和键,且粘度在25℃条件下为10~1,000,000mPa·s、尤其为100~100,000mPa·s的有机聚硅氧烷。其中,以下所述的有机聚硅氧烷从操作性和固化性的方面考虑为优选,即由下述通式(2)所表示并在分子链两末端的硅原子上分别具有至少1个链烯基的直链状有机聚硅氧烷,其如上所述,在25℃条件下粘度为10~1,000,000mPa·s。另外,该直链状有机聚硅氧烷也可于分子链中含有少量的,例如相对于含有乙烯基的有机聚硅氧烷(E)整体为20摩尔%以下的量的歧化结构(三官能性硅氧烷单元)。
[化学式2]
(式(2)中,R1为相互相同或不同的未取代或取代的一价烃基,R2为相互相同或不同的不具有脂肪族不饱和键的未取代或取代的一价烃 基,k和m为0或正的整数,且k+m为将该有机聚硅氧烷在25℃条件下的粘度成为10~1,000,000mPa·s的数。)
在此,作为R1的1价烃基,其优选为碳原子数1~10、特别优选为碳原子数1~6。具体被例举为,甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基、癸基等的烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等的芳香基;苄基、苯乙基、苯丙基等的芳烷基;乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基、辛烯基等的链烯基,以及将这些基团的一部分或全部氢原子用氟、溴、氯等的卤族原子和氰基等所取代而成的基团,例如,氯甲基、氯丙基、溴乙基、三氟丙基等的卤族取代的烷基和氰乙基等。
再者,作为R2的1价烃基,其优选为碳原子数1~10、特别优选为碳原子数1~6,可以例示为与上述R1的具体例同样的基团,但不包括链烯基。
k和m一般为满足0<k+m≤10,000的0或正的整数,其优选为满足5≤k+m≤2,000、且0<k/(k+m)≤0.2的整数。
作为(E)成分,可具体例示如下:
[化学式3]
(在上述式中,t以及m分别为8~2,000的整数。)
[化学式4]
(在上述式中,k和m为与上述相同。)
具体说来,作为(E)成分,能够使用例如以下所表示的成分。
[化学式5]
树脂结构的有机聚硅氧烷也可与上述的有机聚硅氧烷一同使用。
该为树脂结构(即,三维网状结构)的有机聚硅氧烷,其为由SiO2单元、R3 nR4 pSiO0.5单元以及R3 qR4 rSiO0.5单元形成的树脂结构的有机聚硅氧烷(但在上述式中,R3为乙烯基或烯丙基,R4为不含有脂肪族不饱和键的一价烃基。n为2或3,p为0或1。且n+p=3,q为0或1,r为2或3,并且q+r=3。)。
另外,作为R4的一价烃基,被例举为与在式(2)中的R2同样的碳原子数为1~10、尤其为1~6的一价烃基,具体例举为上述R1的具体例(但,链烯基除外)。
在此,将SiO2单元作为a单元、将R3 nR4 pSiO0.5单元作为b单元以及将R3 qR4 rSiO0.5单元作为c单元的情况下,作为摩尔比,其优选为(b+c)/a=0.3~3,特别优选为0.7~1,且优选为c/a=0.01~1、特别优 选为0.07~0.15。再者,该有机聚硅氧烷其重量平均分子量在500~10,000的范围为适宜。
另外,该树脂结构的有机聚硅氧烷,除了上述a单元、b单元、c单元之外,在不损害本发明的目的的范围内,还能够进一步含有少量的二官能性硅氧烷单元和三官能性硅氧烷单元(即,有机倍半硅氧烷单元)。
通过以上述摩尔比例方式配合为各单元源的化合物,且例如在酸的存在下进行共水解,进而能够容易地合成所述树脂结构的有机聚硅氧烷。
在此,作为所述a单元源,可列示硅酸钠、烷基硅酸盐、聚烷基硅酸盐、四氯化硅等。
再者,作为所述b单元源,可列示如下。
[化学式6]
进一步,作为所述c单元源,可列示如下。
[化学式7]
为了改善固化物的物理性强度以及表面的发粘性,进而配合了上述树脂结构的有机聚硅氧烷。对于所述(E)成分的总量,其优选以20~70质量%的量进行配合,以30~60质量%进行配合为特别优选。若树脂结构的有机聚硅氧烷的配合量过少,则不能充分达到上述效果;若过多,则容易导致产生组合物的粘度明显增高,或于固化物产生裂缝等问题。
-(F)有机氢化聚硅氧烷-
(F)成分的有机氢化聚硅氧烷作为交联剂起作用,且通过使该成分中的SiH基与(E)成分中的乙烯基产生加成反应进而形成固化物。有关所述有机氢化聚硅氧烷,虽被例举为在一分子中具有2个以上的与硅原子键合的氢原子(SiH基)的任何有机氢化聚硅氧烷,但尤其被例举为由下述平均组合式(3)
Ha(R5)bSiO(4-a-b)/2 (3)
所表示的一分子中具有至少2个、优选为3个以上的与硅原子键合的氢原子(SiH基)的有机氢化聚硅氧烷(式中,R5为不含有脂肪族不饱和键的相同或不同的未取代或取代的一价烃基。a和b为满足0.001≤a<2、0.7≤b≤2、且0.8≤a+b≤3的数。)
在此,上述式(3)中的R5,被例举为其优选为不包含脂肪族不饱和键的相同或不同的未取代或取代的碳原子数为1~10、尤其为1~7的一价烃基,其能够例举例如甲基等的低级烷基、苯基等的芳基以及由所述通式(1)的取代基R2所例示的基团。再者,a和b为满足0.001≤a<2、0.7≤b≤2、且0.8≤a+b≤3的数,其优选为0.05≤a≤1、0.8≤b≤2、且1≤a+b≤2.7的数。与硅原子键合的氢原子的位置无特别的限制,可在分子的末端也可在分子的中途。
作为上述有机氢化聚硅氧烷(F)的具体例,被例举为:1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、两末端用三甲基硅氧基封端的甲基氢化聚硅氧烷、两末端用三甲基硅氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢化硅氧烷共聚合物、两末端用二甲基氢化硅氧基封端的二甲基聚硅氧烷、两末端用二甲基氢化硅氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氢化硅氧烷共聚合物、两末端用三甲基硅氧基封端的甲基氢化硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物、两末端用三甲基硅氧基封端的甲基氢化硅氧烷-二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚合物、由(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元组成的共聚合物、以及由(CH3)2HSiO1/2单元和SiO4/2单元和(C6H5)3SiO3/2单元组成的共聚合物等。
而且,也可使用以下述结构所表示的化合物。
[化学式8]
该有机氢化聚硅氧烷(F)的分子结构虽可为直链状、环状、支链状以及三维网状结构的任意一种,但1分子中的硅原子数(或聚合度),可在3~1,000个、尤其在3~300个左右的范围内使用。
这样的有机氢化聚硅氧烷(F)通常通过对如R5SiHCl2、(R5)3SiCl、(R5)2SiCl2、(R5)2SiHCl(R5为与所述相同)的氯硅烷进行水解,或通过使由水解所得到的硅氧烷平衡化而得到。
另外,该有机氢化聚硅氧烷(F)的配合量为上述(E)和(F)成分的有效固化量。尤其,其SiH基,对于(E)成分中的链烯基(例如乙烯基)的总量,以摩尔比优选被使用为0.1~4.0,特别优选为1.0~3.0、更优选为1.2~2.8。若未满0.1则固化反应不进行,进而难以获得硅酮固化物。若超过4.0,则未反应的SiH基将大量地残存在固化物中,进而有可能成为橡胶物性经时性地变化的原因。
-(G)白色颜料-
在本发明的硅酮树脂组合物中被配合有白色颜料。(G)成分的白色颜料,其为了作为光的扩散材料或为了作为白色着色材料进而提高白色 度而被配合。作为白色颜料,可将以二氧化钛、氧化铝、氧化钇为代表的稀土类氧化物;硫酸钡、钛酸钾、氧化锆、硫化锌、硫酸锌、氧化锌、氧化镁等中的一种单独使用,也可多种并用。该白色颜料为了提高与树脂和无机充填材料的相容性和分散性,可以预先用Al和Si等的含水氧化物等进行表面处理。作为白色颜料,其优选为使用二氧化钛。该二氧化钛的单元晶格可从金红石型、锐钛型以及水镁石型的任何一种中进行选择。再者,虽然其平均粒径及形状不受限定,但平均粒径其优选为50nm~5.0μm。另外,平均粒径,其可作为使用激光光学衍射法进行粒度分布测定时从而得到的质量平均值D50(或中值粒径)所得到。
白色颜料的配合量,相对于构成含白色颜料层(1)的成分中(E)成分和(F)成分的合计100质量份,其优选为0.05~10质量份的范围、更优选为0.1~5质量份。若该配合量过少,则有可能得不到充分的光扩散。再者,该配合量若超过10质量份,则遮蔽光的效果增大从而降低辉度。
不含有荧光体而含有白色颜料,且白色或白色半透明的固化硅酮树脂层在可见光的领域内,具体说来,波长至少在400~500nm的领域、优选为400~600nm、更优选为400~800nm的领域内,其光的透光率优选为50%以下、更优选为40~0.1%、进一步优选为30~0.5%。在此,光的透光率由相对厚度为100μm的试样片材的某特定波长的透过光强度与入射光强度的比I/I0(%)所定义(在此,I0为入射光的强度,I为透过光的强度)。
-其他的配合剂-
在本发明中的组合物,除上述成分外,可根据需要配合众所周知的各种添加剂。
无机充填材料
为了达到减低层(1)和/或层(2)的热膨胀系数等的目的,可添加无机充填材料。可例举为例如,气相二氧化硅等的加强性无机充填材料、熔融二氧化硅、硅酸钙等的非加强性无机充填材料。这些无机充填材料,其合计相对于(E)和(F)成分的总量100质量份,为100质量份以下的范围(0~100质量份),且可在不有损本发明的目的和效果的范围内进行酌量的配合。
·粘着助剂:
再者,在本发明的组合物中为了付与粘着性,可根据需要而添加粘着助剂。作为该粘着助剂,被例举为:为直链状或环状并具有4~50个,其优选为4~20个左右的硅原子的有机硅氧烷低聚物,其在一分子中含有至少2种,优选为2种或3种选自与硅原子键合的氢原子(SiH基)、与硅原子键合的链烯基(例如Si-CH=CH2基)、烷氧基甲硅烷基(例如三甲氧基甲硅烷基)、环氧基(例如环氧丙氧基丙基,3,4-环氧环己基乙基)中的官能团;和由以下通式(4)所表示的有机氧基甲硅烷基的改性异氰脲酸酯化合物和/或其水解缩合物(有机硅氧烷的改性异氰脲酸酯化合物)等。
[化学式9]
[式中,R19为用以下化学结构式(5)
[化学式10]
(在此,R20为氢原子或碳原子数1~6的一价烃基,s为1~6、尤其为1~4的整数。)所表示的含有有机基团或脂肪族不饱和键的一价烃基,但R19的至少一个为化学结构式(5)的有机基团。
作为在通式(4)中的R19的含有脂肪族不饱和键的一价烃基,被例举为乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、异丁烯基、戊烯基、己烯基等的碳原子数为2~8,尤其为2~6的链烯基、环己烯基等的 碳原子数为6~8的环烯基等。再者,作为在通式(5)中的R20的一价烃基,被例举为例如,甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、环己基等的烷基、以上R19已例示的链烯基及环烯烃基。还可以例举,苯基等芳香基等的碳原子数为1~8,尤其为1~6的一价烃基,其优选为烷基。
进一步,作为粘着助剂,被例举为1,5-环氧丙氧基丙基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、1-环氧丙氧基丙基-5-三甲氧基甲硅烷基乙基-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷等、以及由以下化学结构式所示的化合物。
[化学式11]
(化学结构式中g及h分别为在0~50的范围的正整数,而且g+h为在2~50的范围,其优选为满足4~20的范围。)
[化学式12]
[化学式13]
在上述有机硅化合物中,作为于所得到的固化物中带来特别良好的粘着性的化合物,其为于一分子中具有与硅原子键合的烷氧基和、链烯基或与硅原子键合的氢原子(SiH基)的有机硅化合物。
粘着助剂的配合量,相对(A)成分100质量份,通常可为10质量份以下(即,0~10质量份),优选为0.1~8质量份,更为优选为0.2~5质量份左右的配合。而过多则有可能对固化物的硬度带来不良影响或导致表面发粘性提高。
进一步,根据需要,能够在本发明的热固化性硅酮树脂片材于常温维持固体或半固体、且不会成为液态的程度下添加液态的硅酮成 分。作为这样的液态硅酮成分,在常温条件下(25℃),其粘度优选为1~100,000mPa·s左右,其被例举为例如,乙烯基硅氧烷、氢化硅氧烷、烷氧基硅氧烷、羟基硅氧烷以及这些的混合物。添加量为,将其硅酮组合物片材在常温条件下维持为固体或半固体作为条件,通常相对硅酮组合物片材整体为50质量%以下。
·反应抑制剂:
本发明的组合物根据需要可酌量配合反应抑制剂。其添加反应抑制剂的目的在于,通过硅氢化抑制固化反应且改善保存性。作为该反应抑制剂,可例举为:例如四甲基四乙烯基环四硅氧烷等的富含有乙烯基的有机聚硅氧烷;三烯丙基异氰脲酸酯;烷基马来酸盐;炔属醇类以及其硅烷改性物以及硅氧烷改性物;过氧化氢;四甲基乙二胺;苯并三唑,以及从这些的混合物组成的组中所选择的化合物。反应抑制剂为相对(A)成分100质量份通常添加0.001~1.0质量份、其优选为添加0.005~0.5质量份。
作为本发明的组合物的一典型例,被例举为实质上由(A)~(D)成分组成的含有荧光体的硅酮树脂片材,和实质上由(E)、(F)、(C)以及(G)成分组成的含有白色颜料的硅酮固化树脂片材贴合而成的双层的硅酮树脂片材。
-制备和固化条件-
被使用于本发明的硅酮树脂片材的制备的组合物(2),通过将(A)~(D)成分以及根据需要所配合的任意成分均一地混合,而且,组合物(1)通过将(E)、(F)、(C)、(G)成分以及根据需要所配合的任意成分均一地混合,进而进行制备。通常,将两种液体分别保存,以使其不发生固化,而在使用时将两液体混合,然后移送至下一工序。当然,也可少量添加所述炔属醇类等的反应抑制剂,制成一液的形式进行使用。
为了制造本发明的双层叠层硅酮树脂片材,通过涂膜机和热压机,将该含有荧光体的硅酮树脂组合物(2)以片材状加工在剥离膜上。然后再将含有白色颜料的白色热固化性硅酮树脂组合物(1)通过使用涂膜机和热压机以片材状加工在所述组合物(2)的层(2)上。这时的温度为层(2) 不固化的温度。而且,以用层(2)不固化的温度使层(1)固化的方式预先提高层(1)层的低温固化性。
通常,含有荧光体的硅酮树脂组合物通过使用涂膜机等加工成片材状,其片材的厚度优选为20~100μm。
另一方面,含有白色颜料的白色的硅酮树脂组合物(1)也可以同样的方法加工成片材状,但片材的厚度其优选为20~300μm。若过薄,则无法保护元件或用于电连接元件与引线框的金线免受外力影响。作为保护层,若为300μm的厚度即足够,若过厚,则透光性降低,故不被优选。
再者,含有白色颜料的白色的硅酮树脂组合物(1)的固化物的性状其优选为橡胶状。关于其硬度,使用JIS K6301标准的A型弹簧试验机所测定的值优选为10~90,更为优选为20~80。若硬度为10以上,则片材的形状保持性等为良好,若硬度为90以下,则对元件的随动性和成型性为良好。
进一步,作为另一种方法,可先将含有荧光体的硅酮树脂组合物(2)先做成薄膜,然后再将含有白色颜料的热固化性硅酮树脂组合物(1)喷涂在其上,加工成片材状地。已制得的双层硅酮树脂片材通常冷冻保存。
作为使用在此所得到的双层热固化性硅酮树脂片材进而封装LED元件的方法,被例示为以下方法。
例如,如图2所示(A为概念性表示将本发明的片材11将要贴敷在已搭载有LED元件3的陶瓷基板5的状态的剖视图,B为概念性表示已为贴敷的状态的剖视图),在将蓝色LED3使用树脂芯片焊接材料粘合在具有外部连接端子(未图示)的陶瓷基板5上后,使用金线4进而连接外部连接端子和LED元件3。为了封装这种形式的LED装置,可以以覆盖LED配置基板整体的方式贴敷本发明的双层硅酮树脂片材,且加热、进而固化封装LED元件整体。
本发明的硅酮树脂片材11,通过加热而固化,但在固化过程中暂时软化,其后粘度增加且向固体化方向发展,因此、即使贴敷在金线4上,也能够以不损害金线4的方式进行封装。通常,已由该方式封装的搭载有多个LED3的基板5,其由硅酮树脂片材覆盖,并在固化封装后 被切成单独的小块。即使对代替金线进而使用金焊块等与外部端子接合的LED装置,也能够以与金线连接同样的方式进行封装。
再者,在已搭载在反光器6内的LED元件的情况下,其将以图3(A为概念性表示将本发明的片材11将要贴敷在已搭载有LED元件3的外部引线框7的状态的剖视图,B为概念性表示已为贴敷状态的剖视图)所表示的由双层组成的硅酮树脂片材11,以覆盖已连接LED元件3和外部引线框7的金线4的方式贴敷且加热,进而进行固化封装。
已固化的硅酮树脂,其形成具有高硬度和无表面发粘的可挠性固化物,且由含有荧光体的硅酮树脂层和含有白色颜料的硅酮树脂层形成。因此,能够在不导致色差的条件下,将从LED发出的蓝色光转换为均匀的白色光。再者,还能够使白色光扩散于含有白色颜料的硅酮树脂层,因此能够发射出对眼睛温和的柔光。再者,由于通过含有白色颜料的硅酮树脂层能够隐蔽含有荧光体的硅酮树脂层,即在未点灯时,人们无法以视觉确认含有荧光体的硅酮树脂层的色,进而能够制造出外观设计性佳的LED。
在以倒装形式接合基板和LED元件的情况下,如图4所示,在预先由金焊块9等接合LED元件3和外部引线框7后,再注入由含有二氧化硅等的硅酮树脂和环氧树脂组成的底部填胶材料8,使其固化,进而进行金焊块9和元件3的保护。之后,贴敷由双层组成的硅酮树脂片材11,通过加热使片材固化。从而通过调整含有荧光体的硅酮树脂层2和含有白色颜料的硅酮树脂层1的厚度能够控制色彩深浅和封装形状。
另外,将双层硅酮树脂片材压合在LED元件上,可通常在室温~300℃以下、10MPa以下(通常0.01~10MPa)的加压条件下进行。其优选为5MPa以下(例如0.1~5MPa),更为优选为0.5~5MPa。
如上所述,本发明的双层硅酮树脂片材,由于其层(2)由A阶段(未反应状态)的硅酮树脂所形成,因此在所述温度条件下容易软化,随后固化。因此,也能够对由金线所连接着的LED以不使金线变形的方式进行封装。
当在A阶段(未反应状态)加热时的粘度过低时,可预先在50℃~100℃的温度气氛下进行放置直至变为所要求的粘度为止,进而推进反应。这些为在本发明的范围内可自由选择的内容。
再者,形成双层的硅酮树脂组合物的特征在于,其层(2)含有(D)成分(荧光体)、层(1)含有(G)成分(白色颜料),并且层(1)已固化。在此,“软化温度”是指树脂软化的温度,其可由各种方法测定。在本发明中,软化温度是指使用SII公司制作的如SS6100的装置,以热机械分析(TMA)通过穿透法(一种测定探针埋入于树脂的过程,进而基于试样的变形测定软化温度的方法。)所测定的软化温度。硅酮树脂组合物(2)的软化温度通常为35~100℃、优选为40~80℃的范围。
硅酮树脂组合物(2)的固化,通常为80~200℃、尤其在90~180℃的温度下为1~30分、尤其为2~10分。再者,还可在100~200℃、尤其在110~180℃的温度下为0.1~10小时、尤其为1~8小时的条件下进行后固化。
实施例
以下虽通过叙述合成例、制备例、实施例以及比较例对本发明进行了具体的说明,但本发明并不受限于以下的实施例。另外,在以下例中,其粘度为在25℃条件下的值。再者,重量平均分子量为通过凝胶渗透层析(GPC)所测定的聚苯乙烯换算值。
[合成例1]
-含有乙烯基的有机聚硅氧烷树脂(A1)-
将由PhSiCl3所示的有机硅烷:27摩尔、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1摩尔、MeViSiCl2:3摩尔溶解于甲苯溶剂后,滴加在水中、进行共水解、进一步水洗、再用碱性洗净中和、脱水后,除去溶剂,从而合成含有乙烯基的树脂(A1)。该树脂,构成其的硅氧烷单元和由[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]所表示的构造的构成比用化学结构式被表示为:
[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]0.01[MeViSiO2/2]0.03。该树脂的重量平均分子量为62,000,其熔点为60℃。
[合成例2]
-含有硅氢基的有机聚硅氧烷树脂(B1)-
将由PhSiCl3所示的有机硅烷:27摩尔、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1摩尔、MeHSiCl2:3摩尔溶解于甲苯溶剂后,滴加在水中、进行共水解、进一步水洗、再用碱性洗净中和、脱水后,除去溶剂,从而合成含有硅氢基的树脂(B1)。该树脂,构成其的硅氧烷单元和由[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]所表示的构造的构成比用化学结构式被表示为:
[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]0.01[MeViSiO2/2] 0.03。该树脂的重量平均分子量为58,000,其熔点为58℃。
[合成例3]
-含有乙烯基的有机聚硅氧烷树脂(A2)-
将由PhSiCl3所示的有机硅烷:27摩尔、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1摩尔、Me2ViSiCl:3摩尔溶解于甲苯溶剂后,滴加在水中、进行共水解、进一步水洗、再用碱性洗净中和、脱水后,除去溶剂,从而合成含有乙烯基的树脂(A2)。该树脂,构成其的硅氧烷单元和由[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]所表示的构造的构成比用化学结构式被表示为:
[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]0.01[Me2ViSiO1/2]0.03。该树脂的重量平均分子量为63,000,其熔点为63℃。
[合成例4]
-含有硅氢基的有机聚硅氧烷树脂(B2)-
将由PhSiCl3所示的有机硅烷:27摩尔、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1摩尔、Me2HSiCl:3摩尔溶解于甲苯溶剂后,滴加在水中、进行共水解、进一步水洗、再用碱性洗净中和、脱水后,除去溶剂,从而合成含有硅氢基的树脂(B2)。该树脂,构成其的硅氧烷单元和由[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]所表示的构造的构成比用化学结构式被表示为:
[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]0.01[Me2HSiO1/2]0.03。该树脂的重量平均分子量为57,000,其熔点为56℃。
[制备例1]
(含有荧光体的硅酮树脂组合物(2)的制备例)
相对于已添加有:合成例1的含有乙烯基的有机聚硅氧烷树脂(A1):189g;合成例2的含有硅氢基的有机聚硅氧烷树脂(B1):189g;作为反应抑制剂的炔属醇系的乙炔基环己醇:0.2g;氯铂酸的辛醇改性溶液:0.1g的基质组合物90质量份,进一步添加10质量份的粒径为5μm(平均粒径)的荧光体(YAG),且用已加温至60℃的行星式混合器充分搅拌,进而制备硅酮树脂组合物(2)。该组合物(2)在25℃条件下为可塑性的固体。当使用基于TMA的穿透法[使用装置:SII公司制作SS6100]对所得到的组合物的软化点进行测定时,该软化点显示为60℃。再者,使该组合物在150℃/5分钟的条件下固化的固化物的硬度以D型表示为20。另外,其在80℃/30分钟条件下未固化。
[制备例2]
(含有白色颜料的硅酮树脂组合物(1)的制备)
于由下述式(i)所示的聚硅氧烷(VF)50质量份中,添加50质量份的由SiO2单元50摩尔%、(CH3)3SiO0.5单元42.5摩尔%以及Vi3SiO0.5单元7.5摩尔%组成的树脂结构的乙烯基甲基硅氧烷(VMQ),其SiH基量为所述VF和VMQ成分中的乙烯基的总量的1.5倍摩尔的量并由下述式(ii)所表示的有机氢化聚硅氧烷,和氯铂酸的辛醇改性溶液0.05质量份。然后将这些用行星式混合器充分搅拌,进一步,使用3辊式辊轧机进行分散,进而制备出硅酮树脂组合物。将该组合物在150℃/4hr的条件下加热成型,进而形成固化物,且在以JIS K6301为标准使用A型弹簧试验机测定硬度时,该硬度以A型表示为60。相对该组合物100质量份添加1质量份的氧化钛(石原产业制造PF-691),然后用行星式混合器充分搅拌,进一步,用3辊式辊轧机进行分散,进而制备出硅酮树脂组合物(1)。该组合物在80℃/3分钟的条件下固化为橡胶状。
[化学式14]
[化学式15]
[制备例3(比较制备例)]
(不含有荧光体/不含有白色颜料的硅酮树脂组合物(1')的制备)
于由下述式(i)所示的聚硅氧烷(VF)50质量份中,添加50质量份的由SiO2单元50摩尔%、(CH3)3SiO0.5单元42.5摩尔%以及Vi3SiO0.5单元7.5摩尔%组成的树脂结构的乙烯基甲基硅氧烷(VMQ),其SiH基量为所述VF和VMQ成分中的乙烯基的总量的1.5倍摩尔的量并由下述式(ii)所表示的有机氢化聚硅氧烷,和氯铂酸的辛醇改性溶液0.05质量份。然后将这些用行星式混合器充分搅拌,进一步,用3辊式辊轧机进行分散,进而制备出硅酮树脂组合物(1')。将该组合物在150℃/4hr条件下加热成型进而形成固化物,且在以JIS K6301为标准使用A型弹簧试验机测定硬度时,该硬度以A型表示为60。该组合物在80℃/3分钟的条件下固化为橡胶状。
[化学式16]
[化学式17]
[制备例4(比较制备例)]
(含有荧光体的硅酮树脂组合物(2')的制备)
代替在合成例1中已制备的含有乙烯基的有机聚硅氧烷(A1),相对KJR-632L-1(商品名称、信越化学工业(株式会社)制造)70质量份添加30质量份的与实施例1同样的粒径为5μm(平均粒径)的荧光体(YAG)后,用已加温至60℃的行星式混合器充分搅拌,进而制造出硅酮树脂组合物(2')。其中,该KJR-632L-1为将不含有重复单元数5~300个的直链状二有机聚硅氧烷链结构的,且在常温条件下为液体的含有乙烯基的有机聚硅氧烷树脂作为主剂的,市场贩卖的加成反应固化型硅酮漆。
[实施例1]
(1)含有白色颜料的硅酮树脂片材的制作
将制备例2的硅酮树脂组合物(1)夹在2张ETFE薄膜(旭硝子制造、商品名称:)之间,然后使用热压机在80℃、5t的压力以及5分钟的条件下进行压缩成型,进而形成于两面粘着剥离膜的其厚度为100μm的片材状固化物。
(2)含有荧光体的硅酮树脂片材的制作
将制备例1的硅酮树脂组合物(2)夹在2张ETFE薄膜(旭硝子制造、商品名称:)(以下称为剥离膜)之间,然后使用热压机在80℃,5t的压力以及5分钟的条件下进行压缩成型,进而形成于两面粘着剥离膜的其厚度为50μm的片材状。
(3)双层硅酮树脂片材的制作
剥下在(2)所制造的含有荧光体的硅酮树脂片材的一侧的剥离膜,并剥下在(1)所制造的已固化的含有白色颜料的硅酮树脂片材的一侧的 剥离膜,进而将各片材的树脂露出面彼此并合,使用贴合装置在40oC的温度下进行加压,从而在无空洞以及无空隙的状态下实现贴合。由此,如图1所示,所得到的双层硅酮树脂片材为片材11,其片材11为已在含有荧光体的硅酮树脂层(2)和热固化了的含有白色颜料的硅酮树脂层(1)的两者的外侧贴附有剥离膜10a、10b。
[实施例2]
(陶瓷基板LED元件的封装)
将于实施例1所得到的双层热固化性硅酮树脂片材以图4的A所示那样,连剥离膜一起切为芯片大小,即进行小片化。再从所得到的片材的一面将剥离膜10b剥离后,再将已露出的含有荧光体的硅酮树脂面以接触LED芯片的方式装载在GaN系LED元件3上,然后再从另一面除去剥离膜10a。接着,在150℃的条件下加热5分钟,其在LED元件3上,硅酮树脂片材的含有荧光体的树脂层2暂时软化进而覆盖元件整体之后固化。由此,形成了如图4的B所示的已覆盖LED元件3的含有荧光体的树脂层2和,含有白色颜料的硅酮树脂层1。另外,虽然含有白色颜料的硅酮树脂层1未软化,但由于其为橡胶状,因此可容易变形,进而能够随着含有荧光体的树脂层2的变形而变形。进一步,对其在150℃的条件下进行60分钟的加热从而使其2次固化。进而制造了由以如此的方式所得到的含有荧光体的硅酮树脂层2和含有白色颜料的硅酮树脂层1所覆盖的倒装芯片构造的发光半导体(LED)装置(图4的B)。图中,9为金焊块、8为含有60质量%的二氧化硅的硅酮底部填胶材料。准备3个试样用的LED,将其各自发光,进而使用大塚电子制造的LED光学特性监测器(LE―3400)测定色度坐标。在此,取其3个测定值的平均值。
[实施例3]
(搭载在反光器内的LED元件的封装)
为了使用于实施例1所得到的双层热固化性硅酮树脂片材,进而进行以图3所示的搭载在反光器6的GaN系LED元件3的封装,则如图3的A所示那样连剥离膜一起切成芯片大小,即进行小片化。LED元件 3以硅酮树脂芯片焊接材料被粘合并搭载在反光器6内,且用金线4连接LED元件3和外部电极(未图示)。
从所得到的片材11的一面剥下剥离膜,将已露出的含有荧光体的硅酮树脂层2的表面以接触LED芯片3的方式安装在GaN系LED元件3上,然后再除去另一面侧的剥离膜。接着,在150℃的条件下加热5分钟时,于LED元件3上,硅酮树脂片材的含有荧光体的树脂层2暂时软化进而覆盖元件整体之后固化。由此,形成了如图3的B所示的已覆盖着LED元件3的含有荧光体的树脂层2和,含有白色颜料的硅酮树脂层1。另外,虽然含有白色颜料的硅酮树脂层1未软化,但由于其为橡胶状,因此能够容易变形,进而能够随着含有荧光体的树脂层2的变形而变形。进一步,对其在150℃的条件下进行了60分钟的加热,从而使其2次固化。进而制造了由以如此的方式所得到的含有荧光体的硅酮树脂层2和含有白色颜料的硅酮树脂层1所覆盖的搭载有反光器的发光半导体(LED)装置(图3的B)。准备3个试样用的LED,将其各自发光,进而使用大塚电子制造的LED光学特性监测器(LE―3400)测定色度坐标。在此,取其3个测定值的平均值。
[比较例1]
(1)含有荧光体的硅酮树脂片材的制作
将制备例1的组合物夹在2张剥离膜之间,然后使用热压机在80℃且5t的压力的条件下进行了5分钟的压缩成型,进而形成于两面粘着剥离膜的其厚度为50μm的片材状。
(2)陶瓷基板LED元件的封装
将于(1)所得到的含有荧光体的热固化性硅酮树脂片材,连剥离膜一起切成芯片大小,即进行小片化。再从已所得到的片材的单面剥下剥离膜,再将片材的已露出的含有荧光体的硅酮树脂面,以接触于LED芯片的方式安装在GaN系LED元件3上,然后再除去另一面的剥离膜。接着,在150℃的条件下加热5分钟,在LED元件上,其硅酮树脂片材暂时软化从而覆盖元件整体之后固化,进而形成含有荧光体的树脂层。进一步,对其在150℃的条件下进行60分钟的加热从而使其2次固化。制作仅由如此所得到的含有荧光体的硅酮树脂层所覆盖的倒装芯 片构造的发光半导体(LED)装置。准备3个试样用的LED,将其各自发光,进而使用大塚电子制造的LED光学特性监测器(LE―3400)测定色度坐标。在此,取其3个测定值的平均值。
[比较例2]
(1)含有荧光体的硅酮树脂片材的制作
将制备例1的组合物(2)夹在2张剥离膜之间,然后使用热压机在80℃且5t的压力的条件下进行5分钟的压缩成型,进而形成于两面粘着PET薄膜的其厚度为50μm的片材状。
(2)透明硅酮树脂片材的制作
将制备例3的组合物(1')夹在2张剥离膜之间,然后使用热压机在80℃且5t的压力的条件下进行5分钟的压缩成型,进而形成于两面各自粘着薄膜的其厚度为50μm的片材状固化物。
(3)双层硅酮树脂片材的制作
剥下于(1)所制作的含有荧光体的硅酮树脂片材单侧的剥离膜,再剥下于(2)所制作的透明硅酮树脂片材单侧的剥离膜,然后将各自片材的树脂露出面贴合在一起,接着,在40℃的温度条件下使用贴合装置进行加压,进而使其以无空洞以及无空隙的状态贴合。如图1所示,所得到的双层硅酮树脂片材为片材11,其片材11为已在含有荧光体的硅酮树脂层2和透明硅酮树脂层1'的两者的外侧贴附有剥离膜10a、10b。
(4)陶瓷基板LED元件的封装
如图4的A所示,将于(3)所得到的双层热固化性硅酮树脂片材,连剥离膜一起切成芯片大小,即进行小片化。再剥下已得到的片材的单面的剥离膜,之后将已露出的含有荧光体的硅酮树脂层2的表面以接触于LED芯片的方式安装在GaN系LED元件3上,然后再从另一面的单面侧除去剥离膜。接着,在150℃的条件下加热5分钟,在LED元件上,其硅酮树脂片材暂时软化从而覆盖元件整体之后固化,进而形成含有荧光体的树脂层2和透明硅酮树脂层1'。进一步,对其在150℃的条件下进行60分钟的加热从而使其2次固化。制造由如此得到的含有荧光体的硅酮树脂层2和透明硅酮树脂层1'所覆盖的倒装芯片构造的发光半导体(LED)装置。在图4中,9为金焊块、8为含有60质量%的二 氧化硅的硅酮底部填胶材料。准备3个试样用的LED,将其各自发光,进而使用大塚电子制造的LED光学特性监测器(LE―3400)测定色度坐标。在此,取其3个测定值的平均值。
[比较例3]
将GaN系LED元件以硅酮树脂芯片焊接材料粘合、搭载在反光器6内,且用金线4连接LED元件3和外部电极。然后,以能够覆盖反光器内整体的量注入在制备例4所制造的硅酮树脂组合物(2'),然后通过在60℃/30分、120℃/1小时、进一步150℃/1小时的条件下使其固化进而制作出发光半导体装置。准备3个试样用的LED,将其各自发光,进而使用大塚电子制造的LED光学特性监测器(LE―3400)测定色度坐标。在此,取其3个测定值的平均值。
<特性评价>
·双层硅酮片材内的荧光体的分散性
将在实施例1所制造的10cm见方的双层硅酮片材,在120℃/30分、150℃/1小时的条件下固化后,再将其切成1cm见方,在显微镜下测定了上述已切下的100个小片的切断面的荧光体层的厚度和白色颜料层的厚度。其结果,荧光体层的厚度和白色颜料层的厚度被分别控制在48~51μm和98~102μm的范围。
·双层硅酮片材之间的粘着力
为了测定分别形成为荧光体层和白色颜料层的含有荧光体的硅酮树脂片材与不含有荧光体的含有白色颜料的硅酮树脂片材之间的粘着力,将实施例1的由两层所构造的硅酮树脂片材在120℃/30分、150℃/1小时的条件下进行固化。其后,虽试图剥离荧光体层和白色颜料层,但其实质上为完全粘着的状态,在荧光体层和白色颜料层中产生了凝聚破坏。
·发光半导体装置内的荧光体的分散性
为了确认荧光体在发光半导体装置内的分散性,从在实施例3和比较例3制作的各发光半导体装置,分别切下10个已搭载在反光器内的密封LED元件,进而用显微镜测定其断面的荧光体的LED元件上的厚度。其结果,在使用双层硅酮片材的实施例3时,荧光体层从LED元 件表面以48~51μm的厚度均匀地分散在元件上。相反,在比较例3时,从LED元件表面至元件上部100μm左右的部位存在有荧光体,且越接近元件其荧光体的密度越高。因此,作为荧光体的分散状态其为不均匀状态。
·色度坐标的测定
各准备3个在实施例2和实施例3所制作的发光半导体装置,然后分别使其发光,进而使用大塚电子制造的LED光学特性监测器(LE―3400)测定色度坐标。在此,取其3个测定值的平均值。
(注:u’、v’:为CIE1976色度坐标。依据JIS Z8726所述的计算方式。)
[表1]
若将实施例2、3与比较例1的v’值相比较,则实施例2、3所测定的光的v’值为大。再者,若将实施例2、3与比较例2的v’值相比较,则实施例2、3所测定的光的v’值为大。由此,通过贴合白色层可增大v’值。此试验结果显示通过添加少量的荧光体即可接近为目标的白色的光。
再者,若比较实施例2、3的v’值,则实施例3所测定的光的v’值为大。依据此结果,通过改变白色层的载置条件则可调节v’值。
通常,为了增大v’值需要增大荧光体的充填量。但是,由上述结果所显示,通过贴合白色颜料层就可用较少量的荧光体达到相同的v’值。
·色度坐标的偏差
各准备3个在实施例2和实施例3以及比较例1~3中所制作的发光半导体装置,然后分别使其发光,进而使用大塚电子制造的LED光学 特性监测器(LE―3400)测定色度坐标的偏差。在此,取其3个测定值的平均值。
[表2]
若将实施例2、3的结果与比较例1的结果相比较,则得知,即使贴合含有白色颜料的层,也基本上不会改变其色度坐标的偏差。
再者,将实施例2、3的结果与比较例3的结果相比较,则实施例2、3的偏差为小。因此可知,通过使用本发明的双层硅酮树脂片材,能够得到均匀且不产生色漂移的发光半导体装置。
工业实用性
本发明的热固化性硅酮树脂片材为在LED元件等的光发光元件的覆盖、封装以及光发光装置的制造方面有用。
Claims (10)
1.一种热固化性硅酮树脂片材,其包括:
层(2),其在常温下为可塑性的固体或半固体状态,并且包括含有荧光体的热固化性硅酮树脂组合物;及
层(1),其包括含有白色颜料且经热固化的热固化性硅酮树脂组合物。
2.如权利要求1所述的热固化性硅酮树脂片材,其中,含有荧光体的层(2)的厚度为20~100μm,含有白色颜料的层(1)的厚度为20~300μm。
3.如权利要求1所述的热固化性硅酮树脂片材,其中,
所述层(2)包括热固化性硅酮树脂组合物,该热固化性硅酮树脂组合物含有:
(A)树脂结构的有机聚硅氧烷,其实质上含有R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 aR4 bSiO(4-a-b)/2单元,所述R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,且其重复数为5~300个(其中,R1、R2以及R3独立地表示碳原子数为1~10的一价烃基,R4独立地表示碳原子数为2~5的链烯基,a为0、1或2,b为1或2,且a+b为2或3);
(B)树脂结构的有机氢化聚硅氧烷,其实质上含有R1SiO1.5单元、R2 2SiO单元以及R3 cHdSiO(4-c-d)/2单元,所述R2 2SiO单元的至少一部分连续重复,且其重复数为5~300个(其中,R1、R2以及R3独立地与上述相同,c为0、1或2,d为1或2,且c+d为2或3):
(B)的量为使(B)成分中与硅原子键合的氢原子相对于(A)成分中的链烯基总量的摩尔比达到0.1~4.0的量;
(C)铂族金属系催化剂;及
(D)荧光体,
所述层(1)包括不含有荧光体且经热固化的硅酮树脂组合物,该硅酮树脂组合物含有:
(E)含有乙烯基的有机聚硅氧烷;
(F)有机氢化聚硅氧烷;
(C)铂族系催化剂;及
(G)白色颜料。
4.如权利要求3所述的热固化性硅酮树脂片材,在所述层(2)中,相对于(A)~(C)成分的总量100质量份,所述(D)成分的荧光体的量为0.1~300质量份。
5.如权利要求3所述的热固化性硅酮树脂片材,在所述层(2)中,所述(D)成分的荧光体的平均粒径为10nm以上。
6.如权利要求3所述的热固化性硅酮树脂片材,在所述层(1)中,相对于(E)、(F)成分的总量100质量份,所述(G)成分的白色颜料的量为0.05~10质量份。
7.如权利要求3所述的热固化性硅酮树脂片材,在所述层(1)中,所述(G)成分的白色颜料的平均粒径为50nm以上。
8.如权利要求1所述的热固化性硅酮树脂片材,其中,层(1)和层(2)各自的软化温度之差为10℃以内。
9.一种具有LED元件的发光装置的制造方法,其包括:
将如权利要求1所述的热固化性硅酮树脂片材配置在LED元件的表面,对所述热固化性硅酮树脂片材进行加热使其固化,从而用下述固化物覆盖并密封所述LED元件的表面,所述固化物具有:
含有荧光体的固化硅酮树脂层、和
不含有荧光体而含有白色颜料且为白色或白色半透明的固化硅酮树脂层。
10.一种发光装置,其是根据权利要求9所述的方法得到的,该装置用下述固化物封装LED元件,所述固化物具有:
含有荧光体的固化硅酮树脂层、和
不含有荧光体而含有白色颜料且为白色或白色半透明的固化硅酮树脂层。
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