JP2006265274A - エポキシ・シリコーン混成樹脂組成物及びその製造方法、並びに発光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(B)エポキシ当量250以上の芳香族エポキシ樹脂、もしくは芳香環を一部又は完全に水添した水添型エポキシ樹脂、
(C)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(D)白金族金属系触媒、
(E)アルミニウム系硬化触媒、
(F)粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂
を必須成分とすることを特徴とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物。
【効果】 本発明のエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の硬化物で被覆保護された発光半導体装置は、耐熱試験による変色も少なく、発光効率も高いため長寿命で省エネルギーに優れる発光半導体装置を提供することが可能となり、産業上のメリットは多大である。
【選択図】 図1
Description
しかし、かかる透明エポキシ樹脂においても、樹脂の吸水率が高いために耐湿耐久性が低い、特に短波長の光に対する光線透過性が低いために耐光耐久性が低い、あるいは光劣化により着色するという欠点を有していた。
このような要望に対し、上述した(F)成分の粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂を配合することが有効であることを知見したものである。
(A’)一分子中に1個以上の脂肪族不飽和一価炭化水素基をもち、かつ少なくとも1個のケイ素原子結合水酸基をもつ有機ケイ素化合物、
(B)エポキシ当量250以上の芳香族エポキシ樹脂、もしくは芳香環を一部又は完全に水添した水添型エポキシ樹脂、
(C)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(D)白金族金属系触媒、
(E)アルミニウム系硬化触媒、
(F)粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂
を必須成分とする、ヒドロシリル化反応とエポキシ樹脂の硬化反応が共存するエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の硬化物で発光半導体素子を封止することで、硬化物の表面タック性もなく、低弾性及び透明性を兼ね備え、接着性も良好な発光半導体装置が得られることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
(A’)一分子中に1個以上の脂肪族不飽和一価炭化水素基をもち、かつ少なくとも1個のケイ素原子結合水酸基をもつ有機ケイ素化合物、
(B)エポキシ当量250以上の芳香族エポキシ樹脂、もしくは芳香環を一部又は完全に水添した水添型エポキシ樹脂、
(C)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(D)白金族金属系触媒、
(E)アルミニウム系硬化触媒、
(F)粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂
を必須成分とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物を提供する。
また、本発明は、発光半導体素子が、
(A)一分子中に1個以上のケイ素原子結合水酸基をもつ有機ケイ素化合物、
(B)エポキシ当量250以上の芳香族エポキシ樹脂、もしくは芳香環を一部又は完全に水添した水添型エポキシ樹脂、
(E)アルミニウム系硬化触媒、
(F)粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂
を必須成分とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の透明硬化物で封止保護された発光半導体装置、更に、発光半導体素子が上記(A’)〜(F)成分を必須成分とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の透明硬化物で封止保護された発光半導体装置を提供する。
なおまた、本発明は、(B)成分と(F)成分を均一に混合した後、(A’)成分と(C)成分及び(D)成分と(E)成分を加えて均一に混合するエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の製造方法を提供する。
R1 aR2 b(HO)c(R3O)dSiO(4-a-b-c-d)/2 (1)
(式中、R1は同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有する置換もしくは非置換の一価炭化水素基、R2は同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基、R3は同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない置換もしくは非置換の一価炭化水素基である。cは正数、a,b,dは0又は正数であるが、但し、(A’)成分の場合はa>0であり、また(A)成分、(A’)成分がオルガノシランである場合には、cは正の整数、a,b,dは0又は正の整数であって、a+b+c+d=4であり、オルガノポリシロキサンの場合にはa+b+c+d<4である。)
この場合、R1、R2、R3は炭素数が1〜10、特に1〜6の範囲にあるものが好適である。
Hm(R4)nSiO(4-m-n)/2 (2)
(式中、R4は脂肪族不飽和結合を含有しない同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、m及びnは、0.001≦m<2、0.7≦n≦2、かつ0.8≦m+n≦3を満たす数である。)
で表され、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を少なくとも2個、好ましくは3個以上有するものが挙げられる。
[評価方法]
シリコーン系ダイボンド材の調製
下記式(I)
樹脂の混合は、所定の配合物を予めスパチュラ等で約30秒程度手で撹拌した後、真空ミキサーARV−200(シンキー(株)製)にて撹拌することにより行った。
発光素子として、InGaNからなる発光層を有し、主発光ピークが470nmのLEDチップを用いて、図3に示すような発光半導体装置を作製した。発光素子2をリード電極にシリコーン系ダイボンド材5を用い、180℃で10分間加熱して固定した。発光素子2とリード電極3,4を金線6にて接続させた後、被覆保護材7をポッティングし、180℃で1時間硬化し、発光半導体装置を作製した。
耐湿試験及び赤外線リフロー
作製した発光半導体装置を、85℃/85%RHの恒温恒湿室内に168時間放置した後、赤外線リフロー装置(260℃)に3回通して、外観のクラックが発生した数及び/又は剥離が発生した数を観察した。
表面埃付着性
作製した発光半導体装置に微粉末シリカを降りかけ、表面に付着させた後、エアーを吹きかけることで半導体装置表面に付着した微粉末シリカを除去できるかどうか確認した。
光透過率変化
それぞれの硬化物(厚み1mm)を100℃の雰囲気下で1,000時間放置した後、初期の光透過率と1,000時間後の光透過率を測定し、光透過率の保持率を測定した。
エポキシ当量が310のビスフェノールA型エポキシ樹脂20部、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル1.0部を手撹拌後、ミキサーで90秒間混合した後、下記式
で示されるポリシロキサン50部、シロキサン単位が(PhSiO3/2)0.6(MeSiO3/2)0.2(ViMeSiO2/2)0.2の組成(モル比)で示され、ケイ素原子に結合した水酸基を8質量%含有するオルガノポリシロキサン30部、下記式
この組成物を、150℃、4時間にて加熱成形して硬化物を形成し、JIS K6301に準拠して、硬度(ショアD)を測定した。この組成物を150℃、4時間の条件で硬化(以下、同様)させたものは無色透明なものであった。
この樹脂組成物を用いて発光半導体装置を作製した。
エポキシ当量が310のビスフェノールA型エポキシ樹脂20部と、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル1.0部を実施例1と同様の混合方法で予めよく混合した後、シロキサン単位が(PhSiO3/2)0.6(MeSiO3/2)0.2(ViMeSiO2/2)0.2の組成(モル比)で示され、ケイ素原子に結合した水酸基を8質量%含有するオルガノポリシロキサン80部、下記式
この組成物を、150℃、4時間にて加熱成形して硬化物を形成し、JIS K 6301に準拠して、硬度(ショアD)を測定した。この組成物を硬化させたものは無色透明なものであった。
この樹脂組成物を用いて発光半導体装置を作製した。
実施例2において使用したビスフェノールA型エポキシ樹脂を、エポキシ当量が290の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名YX8034:JER)に変えた他は実施例2と全く一緒の組成で実施例1と同様にしてエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物を調製し、硬化物を形成し、実施例1と同様に測定した結果を表1に示した。硬化物は無色透明であった。
この樹脂組成物を用いて発光半導体装置を作製した。
実施例3において使用したアルミニウムアセチルアセトンに変えて安息香酸アルミニウムを0.8部添加した以外は実施例3と一緒の組成で実施例1と同様にしてエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物を調製し、硬化物を形成し、実施例1と同様に測定した結果を表1に示した。硬化物は無色透明であった。
この樹脂組成物を用いて発光半導体装置を作製した。
(CH3SiO3/2)0.45(PhSiO3/2)0.4(CH3PhSiO)0.15からなり、ケイ素原子結合水酸基を5質量%含有するオルガノポリシロキサン70部、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名YX8034:JER)30部、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル1.5部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(商品名KBM403:信越化学工業(株)製)1部、安息香酸アルミニウム1.5部を溶融しながら十分混合し、エポキシ・シリコーン混成樹脂組成物を得た。硬化物は無色透明であった。
この樹脂組成物を用いて発光半導体装置を作製した。
実施例1において使用したヘキサンジオールジグリシジルエーテルを不使用とした以外は実施例1と同様の操作を行った。硬化物を形成したが、硬化物は半透明であった。
(CH3SiO3/2)0.45(PhSiO3/2)0.4(CH3PhSiO)0.15からなり、ケイ素原子結合水酸基を5質量%含有するオルガノポリシロキサン60部、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名YX8034:JER)40部、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(商品名KBM403:信越化学工業(株)製)1部、安息香酸アルミニウム1.5部を溶融しながら十分混合し、エポキシ・シリコーン混成樹脂組成物を得た。硬化物は無色透明であった。
この樹脂組成物を用いて発光半導体装置を作製した。
上記実施例、比較例の被覆保護材の評価結果を表1に示す。
2 発光素子
3,4 リード電極
5 ダイボンド材
6 金線
7 被覆保護材
Claims (6)
- (A’)一分子中に1個以上の脂肪族不飽和一価炭化水素基をもち、かつ少なくとも1個のケイ素原子結合水酸基をもつ有機ケイ素化合物、
(B)エポキシ当量250以上の芳香族エポキシ樹脂、もしくは芳香環を一部又は完全に水添した水添型エポキシ樹脂、
(C)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(D)白金族金属系触媒、
(E)アルミニウム系硬化触媒、
(F)粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂
を必須成分とすることを特徴とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物。 - 発光半導体素子封止用である請求項1記載のエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物。
- 請求項1に記載の(B)成分と(F)成分を均一に混合した後、(A’)成分と(C)成分及び(D)成分と(E)成分を加えて均一に混合することを特徴とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の製造方法。
- 発光半導体素子が請求項1又は2記載のエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の透明硬化物で封止保護された発光半導体装置。
- 発光半導体素子が、
(A)一分子中に1個以上のケイ素原子結合水酸基をもつ有機ケイ素化合物、
(B)エポキシ当量250以上の芳香族エポキシ樹脂、もしくは芳香環を一部又は完全に水添した水添型エポキシ樹脂、
(E)アルミニウム系硬化触媒、
(F)粘度が25℃で50mPa・s以下である非環式低粘度液状エポキシ樹脂
を必須成分とするエポキシ・シリコーン混成樹脂組成物の透明硬化物で封止保護された発光半導体装置。 - エポキシ・シリコーン混成樹脂組成物が、(B)成分と(F)成分を均一に混合した後、(A)成分及び(E)成分を加えて均一に混合することによって得られたものである請求項5記載の発光半導体装置。
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