JP2008150506A - 硬化性樹脂組成物及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イソシアヌル環に結合したジアルキルシロキサンオリゴマーを繰り返し単位とする重量平均分子量が1,000〜1,000,000のイソシアヌル環含有重合体、SiーH結合を含有したポリシロキサンおよび遷移金属を有する硬化触媒からなる、熱硬化性樹脂組成物。さらに該熱硬化性樹脂組成物を封止剤もしくは接着剤として用いた光半導体素子。
【選択図】なし
Description
そこで、光半導体封止用樹脂のUV耐久性を改良するため、脂環式エポキシ化合物を用いることが提案されているが(特許文献1参照)、依然としてUV耐久性は十分なものとはいえなかった。
一方、シロキサン骨格を有する樹脂は耐候性に優れていることが知られており、近年ではポリジメチルシロキサンを主骨格とする樹脂を光半導体封止材に用いる検討がさかんに行われている。しかしこの樹脂の場合、硬化物の硬度が不十分で、タック性を有するため埃が付着しやすかったり、配線に使用される金のワイヤーが振動により切れたり、また基板との密着性が不足して剥がれやすいなどの欠点が指摘されている。
(A)下記式(1)
で表される繰り返し単位を有しそして重量平均分子量が1,000〜1,000,000のイソシアヌル環含有重合体、
(B)下記式(2)
で表されるポリシロキサン、および
(C)遷移金属を有する硬化触媒からなることを特徴とする硬化性樹脂組成物により達成される。
本発明の上記硬化性樹脂組成物を封止材または接着剤として用いてなる光半導体素子により達成される。
イソシアヌル環含有重合体
本発明のイソシアヌル環含有重合体は、上記式(1)で表される繰り返し単位を有しそして重量平均分子量が1,000〜1,000,000である。
上記(1)中、R1は水素原子又は1価の有機基であり、R2およびR3は同一でも異なっていてもよく、1価の有機基であり、R4は酸素原子、メチレン基、フェニレン基または直接結合であり、そしてnは0〜20の整数である。
R1としては、例えば水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基またはエポキシ基を含む1価の有機基が好ましい。
炭素数1〜20のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が好ましい。炭素数6〜20のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基が好ましい。エポキシ基を含む1価の有機基としては式(3)で表わされるグリシジル基が好ましい。
R4としては酸素原子が好ましい。
イソシアヌル環含有重合体の重量平均分子量は1,000〜1,000,000であり、好ましくは1,000〜100,000である。
イソシアヌル環含有重合体は、例えば下記式(4)で表わされるN,N’,N’’−トリ置換イソシアヌル酸および下記式(5)で表わされるシロキサン化合物とをヒドロシリル化反応せしめることにより得ることができる。
反応温度は、例えば室温〜250℃であり、好ましくは50〜180℃である。反応時間は、例えば0.1〜120時間、好ましくは1〜10時間である。
得られるイソシアヌル環含有重合体は、後述する各光半導体封止用組成物や光半導体用接着剤における主体成分として極めて好適に使用することができるほか、例えば、成型品、フィルム、ラミネート材、塗料、保護膜等としても有用である。
下記式(2)で表されるポリシロキサン
R5、R8,R9としては、例えば水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、特にメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、フェニル基、トリル基が好ましい。さらに好ましくは水素原子、メチル基、フェニル基である。
R6,R7としては、例えば炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基またはエポキシ基が好ましく、特にメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、フェニル基、トリル基が好ましい。さらに好ましくはメチル基、フェニル基である。
1≦p≦100、0≦q≦99であるが、好ましくは10≦p≦100、0≦q≦90である。式(2)のポリシロキサンの重量平均分子量は、好ましくは500〜100,000、より好ましくは、1000〜10,000である。
遷移金属を有する硬化触媒としては、例えば白金、ロジウムまたはパラジウムを含む化合物を好ましく用いることができる。中でも白金を含む化合物が特に好ましい。具体的にはヘキサクロロ白金(IV)酸六水和物、白金カルボニルビニルメチル錯体、白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体、白金−シクロビニルメチルシロキサン錯体、白金−オクチルアルデヒド/オクタノール錯体を挙げることができる。なお、(A)成分のイソシアヌル環含有重合体の中に含まれる残留触媒も硬化触媒として十分作用するため、(A)成分が(C)成分と同じ硬化触媒を含有するときには、(C)成分は必ずしも後から添加する必要はない。
(A)、(B)および(C)成分の好ましい組成比は(A)成分100重量部に対し、(B)成分が5〜200重量部でありそして(C)成分は(A)成分に対して0.1〜100ppmであることが好ましい。
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物には、リードフレームとの密着性を上げる目的で密着助剤をさらに添加することもできる。密着助剤としては、例えばβ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ドデカンジチオール、式(6)および(7)のそれぞれで表される化合物。
さらに、クラックやリードフレームとの剥離を防ぐ目的で応力緩和剤を添加することもできる。応力緩和剤としては、例えばエポキシ変性シリコーン、カルボキシル基変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、両末端カルボキシ変性水添ポリブタジエンおよび両末端ヒドロキシ変性ポリブタジエンを挙げることができる。
具体的にはF−474、F−479(以上、大日本インキ工業(株)製)、FC−4430、FC−4432(以上、住友スリーエム(株)製)、KP323、KP341(以上、信越化学工業(株)製)、PAINTAD32、PAINTAD54、DK8−8011(東レダウ(株)製)、エマルゲン104P、エマルゲン109P、エマルゲン123、レオドール8P(以上、花王(株)製)を挙げることができる。
前記無機酸化物粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、Si、Al、Zr、Ti、Zn、Ge、In、Sn、SbおよびCeの群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する酸化物からなる粒子を挙げることができる。より具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウム−スズ酸化物(ITO)、酸化アンチモン、アンチモン−スズ酸化物(ATO)、酸化セリウム等の粒子を挙げることができる。
また、前記無機酸化物粒子は、アルキル化、ポリシロキシル化、(メタ)アクリロキシアルキル化、グリコキシアルキル化、アミノアルキル化等の表面処理を適宜施して使用することもできる。
前記無機酸化物粒子は、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
無機酸化物粒子の一次平均粒径は、好ましくは100nm以下、より好ましくは1〜80nmである。無機酸化物粒子の一次平均粒径が100nmを超えると、得られる硬化物の透明性が損なわれるおそれがある。
無機酸化物粒子の使用量は、(A)ポリオルガノシロキサン100重量部に対して、好ましくは90重量部以下、さらに好ましくは80重量部以下である。無機酸化物粒子の使用量が90重量部を超えると、組成物が増粘して、加工が困難になるおそれがある。
前記無機酸化物粒子は、場合により、適当な溶媒に分散した分散液として使用することもできる。
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステルまたはラクトン;
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミドまたはラクタム
等を挙げることができる。
無機酸化物粒子の分散液の固形分濃度は、好ましくは1〜60重量%、より好ましくは5〜50重量%である。
さらに必要に応じて、無機酸化物粒子と共に、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、高分子分散剤等の分散剤を1種以上併用することができる。
無機酸化物粒子やその分散液は市販されており、これらの市販品を使用することもできる。
また、熱硬化性樹脂組成物には、硬化物の着色を抑えるために、必要に応じて、酸化防止剤、光安定剤や紫外線吸収剤を配合することもできる。
前記紫外線吸収剤としては、商品名で、例えば、Viosorb80、Viosorb110、Viosorb130、Viosorb520、Viosorb583、Viosorb590(以上、共同薬品(株)製);TinuvinP、Tinuvin213、Tinuvin234、Tinuvin320、Tinuvin326、Tinuvin328(以上、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製);AdekastabLA−31(旭電化工業(株)製)等を挙げることができる。
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン等のケトン;
酢酸エチル、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステルまたはラクトン;
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミドまたはラクタム
等を挙げることができる。
熱硬化性樹脂組成物の調製方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法により各成分を混合して調製することができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は光半導体用封止材として用いることができる。
光半導体封止材を形成する際には、光半導体層を有する基板の所定箇所に、本発明の熱硬化性樹脂組成物を、例えば、塗布、ポッティング、含浸等により施工したのち、加熱して硬化させる。
組成物のより具体的な施工方法としては、例えば、ディスペンサーによる塗布またはポッティング、真空下または常圧下におけるスクリーン印刷による塗布、反応射出成型等の公知の方法を採用することができる。
また、施工後の各光半導体封止用組成物を硬化させる方法としては、例えば、密閉式硬化炉、連続硬化が可能なトンネル炉等の従来公知の硬化装置を用いることができる。
硬化条件は、例えば、80〜250℃で30秒〜15時間程度が好ましい。硬化に際して、硬化物の内部応力を低減させることを目的とする場合は、例えば80〜120℃で0.5〜5時間程度の条件で予備硬化させたのち、例えば120〜180℃で0.1〜15時間程度の条件で後硬化させることが好ましく、また短時間硬化を目的とする場合は、例えば150〜250℃で30秒〜30分程度の条件で硬化させることが好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は光半導体用接着剤として用いることができる。
光半導体封止用組成物の成型治具と硬化条件、並びに硬化物の外観、UV耐久性および硬度の評価要領は、下記のとおりである。
ポリエチレンテレフタレートフィルムを表面に貼り付けたガラス板2枚を対向させ、ガラス板の端部に直径2mmのシリコンゴムロッドをU字状にして挟み込んで、成型治具とした。
ガラス基板に光半導体封止用組成物を流延し、170℃のオーブンで1.5時間加熱して硬化させて膜厚約1mmの硬化物を得た。
硬化物を分光光度計にて測定した。
○・・・(470nmでの光線透過率)≧90%
×・・・(470nmでの光線透過率)<90%
硬化物に対して、紫外線ロングライフフェードメーター(スガ試験機(株)製)を用い、紫外線(UV)を63℃で2週間連続照射して、照射前後における波長470nmでの透過率を分光光度計にて測定した。
○・・・(照射後の透過率)/(初期透過率)≧0.9
×・・・(照射後の透過率)/(初期透過率)<0.9
硬化物の初期および150℃のオーブンに120時間放置した後の470nmでの透過率を測定した。
○・・・(照射後の透過率)/(初期透過率)≧0.9
×・・・(照射後の透過率)/(初期透過率)<0.9
半導体封止用組成物をリードフレームに注入し、170℃で1.5時間硬化させたサンプルを10個作成した。このサンプルを−50〜100℃のヒートサイクル200回繰り返した後に顕微鏡にてクラック・剥離を観察した。
クラック・剥離があるサンプルが10個中0個 ・・・◎
クラック・剥離があるサンプルが10個中1〜5個・・・○
クラック・剥離があるサンプルが10個中6個以上・・・×
リードフレームに光半導体封止用接着剤を塗布し、サファイアのチップを乗せて170℃のオーブンで1.5時間加熱し接着試験サンプルとし20個作成した。次に接着試験サンプルを150℃のホットプレート上に置き、ピンセットでつついたときの剥がれを生じた接着試験サンプルの数を数えた。
◎・・・剥がれた接着試験サンプル=0個
○・・・剥がれた接着試験サンプル1個または2個
×・・・剥がれた接着試験サンプル≧3個
温度計、冷却管、撹拌機および窒素導入管を備えた1Lの三口フラスコに、ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸50.0g、2%白金−ジビニルテトラメチルジシロキサンキシレン溶液10μLおよび末端水素ジメチルシロキサンオリゴマー(DMS−H03としてゲレスト社より入手)94.2gを加えて150℃で5時間反応させて透明粘調液を得た。GPCにて測定した重量平均分子量は32,000であった。
合成例1で得たイソシアヌル環重合体100重量部に対しSi−H含有シリコーンオリゴマー(HMS−501としてゲレスト社より入手)14重量部を添加し、均一に混ぜ、脱泡後、硬化を行いUV耐久性、耐熱性、クラック・剥離評価を行った。結果を表1に示す。
HMS−501はSi−H含量50〜55mol%、分子量900〜1,200である。
YX8000 90重量部、CE2021 10重量部、MH700 90重量部を均一に混ぜ、脱泡後、硬化を行いUV耐久性、耐熱性、クラック・剥離評価を行った。結果を表1に示す。
YX8000 90重量部、CE2021 10重量部、式(10)の熱酸発生剤0.2重量部を添加し、均一に混ぜ、脱泡後、硬化を行いUV耐久性、耐熱性、クラック・剥離評価を行った。結果を表1に示す。
YX8000(商品名、ジャパンエポキシレジン(株)製):
CE2021(商品名、ダイセル化学工業(株)製):
Claims (4)
- (A)下記式(1)
で表される繰り返し単位を有しそして重量平均分子量が1,000〜1,000,000のイソシアヌル環含有重合体、
(B)下記式(2)
で表されるポリシロキサン、および
(C)遷移金属を有する硬化触媒からなることを特徴とする硬化性樹脂組成物。 - 上記式(1)においてR1が水素原子、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基またはグリシジル基であり、R2およびR3は炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基またはグリシジル基であり、R4が酸素原子である請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の硬化性樹脂組成物を封止材として用いてなる光半導体素子。
- 請求項1または2に記載の硬化性樹脂組成物を接着剤として用いてなる光半導体素子。
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