JP2010111811A - 半導体封止用硬化性組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】以下の(A)および(B)成分を含むことを特徴とする半導体封止用硬化性組成物:
(A)特定の構造のエポキシ基含有オルガノシロキサン化合物
(B)5員環または6員環の酸無水物。
【選択図】なし
Description
格をシリコーン樹脂に組み込んだ熱硬化性樹脂組成物も開示されているが、該組成物は着色しやすい上に他の樹脂との相溶性、発光素子との密着性が悪く、骨格自体の耐熱性能を引き出すことができていない。
(A)下記一般式(1)、(2)又は(3)で表されるエポキシ基含有オルガノシロキサン化合物
(B)5員環または6員環の酸無水物
。);
く、他の電気・電子・光学部品の封止材料、成形材料、注型材料、積層材料、複合材料、接着剤、粉体塗料等の幅広い分野に有用である。
本発明の半導体封止用硬化性組成物(以下単に硬化性組成物ともいう)は、(A)下記一般式(1)、(2)又は(3)で表されるエポキシ基含有オルガノシロキサン化合物と、(B)5員環または6員環の酸無水物とを含むことを特徴とする。
R6、R7として好ましい置換もしくは非置換の炭素数1〜10の一価炭化水素基は、メチル基、エチル基、フェニル基である。
qは1以上の整数であるが、好ましくは1〜30の整数であり、より好ましくは2〜10の整数である。
mは3から6までの整数であるが、好ましくは4から5までの整数である。
一般式(1)、(2)又は(3)で表されるエポキシ基含有オルガノシロキサン化合物(A)は、それぞれ一般式(7)、(8)、又は(9)で表されるオルガノヒドロシロキサン化合物と、下記一般式(10)で表されるエポキシ基及びアルケニル基を含有する化合物とをヒドロシリル化反応させることで得られる。
ある。
前記置換もしくは非置換の炭素数1〜10の一価炭化水素基における置換基の例、R4〜R7として好ましい置換もしくは非置換の炭素数1〜10の一価炭化水素基は、前述の一般式(1)〜(3)の化合物および一般式(4)で表わされる一価炭化水素基について述べ
たのと同様である。
般式(10)で表される化合物のアルケニル基の割合、すなわち、アルケニル基とSiH基の数の比(アルケニル基/SiH基)は通常0.8以上、好ましくは0.98〜1.5とする。この比が0.8より小さいとSiHの残存による他の副反応が起こりやすくなる傾向がある。また、アルケニル基を過剰に用いすぎた場合、すなわち前記比が大きすぎる場合には、エポキシ基及びアルケニル基を含有する化合物が多く残留するために、蒸留精製等の余分な操作が必要となる場合がある。
プロピルエーテル、1,4−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒、又はこれらの混合溶媒を使用することができる。また、反応の雰囲気としては空気中、不活性気体中のいずれでもよいが、安全のためには不活性気体中が好ましい。
本発明の半導体封止用硬化性組成物に含有されるエポキシ基含有オルガノシロキサン化合物(A)の全シロキサン単位中のエポキシ基含有シロキサン単位の割合は、2〜100%である。2%未満では硬化性組成物の硬化性、該組成物の硬化物の耐熱性、LED素子またはLED素子を実装するパッケージ材(基板、リードフレーム、リフレクター等)との密着性が低下するおそれがある。なお、80%を超えると耐熱黄変性が悪化することがある。従って、この特性を重視する場合には、前記エポキシ基含有シロキサン単位の割合は、2〜80%、更に好ましくは5〜80%であることがより好ましい。
ックする上でも、エポキシ当量の測定は重要であり、反応混合物又は生成品のエポキシ当量をチェックし、理論値に対して2倍以上の値になっていないことを確認しておいたほうがよい。
5員環または6員環の酸無水物(B)の例としては、無水コハク酸、無水マレイン酸または無水グルタル酸の誘導体が挙げられる。具体的には無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸、無水マレイン酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物等の脂環式酸無水物類、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、2,4−ジエチルグルタル酸無水物等が挙げられる。
置換の炭素数1〜4の一価炭化水素基であり、R13、R14は独立に水素原子、塩素原子または置換もしくは非置換の炭素数1もしくは2の一価炭化水素基である。
一方前記置換もしくは非置換の炭素数1もしくは2の一価炭化水素基における置換基としては、メチル基、エチル基が挙げられる。
また上記一般式(5)または(6)で表わされる化合物としては、具体的にはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物を例示できる。
ルシクロヘキシル)メチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレ
ート、エチレン1,2−ジ(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸)エステル、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸アリル、フェニルグリシジルエーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、o−、m−、p−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリシジルエーテル等が例示できる。
れらカップリング剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
ノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸トリデシル、亜リン酸ノニル・ジフェニル、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイド等のリン系酸化防止剤、ジラウリル−3,3'−チオジプロピオネート、ジトリデシル−3,3'−チオジプロピオネート、〔4,4'−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェニル)〕−ビス(
アルキルチオプロピオネート)等のイオウ系酸化防止剤、その他酸化防止剤として、フラーレン、鉄、亜鉛、ニッケル等の金属系酸化防止剤が挙げられる。これら酸化防止剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
また、上記シリカ微粉末は性能上、BET比表面積が30〜500m2/gの範囲であ
ることが好ましい。30m2/g未満であると、増粘効果及びチキソ性の改善効果が不充
分であることがあり、500m2/gを超えると、シリカ微粉末の凝集が強くなり分散し
難くなる傾向がある。
表面積:130m2/g)、Aerosil 200(比表面積:200m2/g)、Ae
rosil 300(比表面積:300m2/g)、Aerosil 380(比表面積:
380m2/g)、Aerosil OX50(比表面積:50m2/g)、Aerosi
l TT600(比表面積:200m2/g)、Aerosil R972(比表面積:1
10m2/g)、Aerosil R974(比表面積:170m2/g)、Aerosi
l R202(比表面積:100m2/g)、Aerosil R812(比表面積:26
0m2/g)、Aerosil R812S(比表面積:220m2/g)、Aerosi
l R805(比表面積:150m2/g)、RY200(比表面積:100m2/g)、
RX200(比表面積:140m2/g)(いずれも日本アエロジル社製)等が挙げられ
る。
そのランプの構成は、たとえば、基板と、該基板上に配置された電極と、該電極と電気的に接続された発光素子と、該発光素子を封止する封止材とを備える、というものである。前記封止材が、本発明の硬化性組成物の硬化物である。このようなランプにおいて、前記基板、電極、発光素子としては公知の種々のものを制限なく使用することができる。また電極と発光素子とを電気的に接続する方法を含めて、前記ランプは、公知の方法により製造することができる。なお、本発明のランプにおいては、リードフレーム上に電極を配置し、リードフレームそのものを基板として使用することができる。
(1)(RE1-xSmx)3(AlyGa1-y)5O12:Ce
ただし、0≦x<1、0≦y≦1、REは、Y、Gdから選択される少なくとも1種。
(2)(Y1-p-q-rGdpCeqSmr)3(Al1-sGaS)5O12
ただし、0≦p≦0.8、0.003≦q≦0.2、0.0003≦r≦0.08、0≦s≦1)。
(3)Ca10(PO4)6FCl:Sb,Mn
(4)M5(PO4)3Cl:Eu(但し、MはSr、Ca、Ba、Mgから選択される少
なくとも一種)
(5)BaMg2Al16O27:Eu
(6)BaMg2Al16O27:Eu、Mn
(7)3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn
(8)Y2O2S:Eu
(9)Mg6As2O11:Mn
(10)Sr4Al14O25:Eu
(11)(Zn、Cd)S:Cu
(12)SrAl2O4:Eu
(13)Ca10(PO4)6ClBr:Mn、Eu
(14)Zn2GeO4:Mn
(15)Gd2O2:Eu
(16)La2O2S:Eu。
エポキシ当量(g/eq.)=(10,000×S)/[(B−A)×f]
S:試料の採取量(g)
A:0.1M水酸化カリウム−エタノール溶液使用量(ml)
B:空試験での0.1M水酸化カリウム−エタノール溶液使用量(ml)
f:0.1M水酸化カリウム−エタノール溶液のファクター
温度計、滴下ロート、撹拌装置、およびジムロート冷却管を備え、オイルバス中に設置した2L三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下において3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸(メタ)アリルエステル456.56(g)、トルエン314.90(g)、およびPt-VTS(白金
のジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)触媒(白金換算3%のイソプロピルアルコー
ル溶液)0.0607(g)を仕込んだ。
下した。滴下終了後、40℃で一昼夜熟成させた。
それぞれの観測されたNMRスペクトルを解析した結果、1H-NMRの観測結果では2(ppm)に
脂環エポキシに帰属されるピークが観測され、同様に13C-NMRの測定結果からは50(ppm)付近にエポキシシクロヘキサンのエポキシに由来する明瞭なピークが認められた。
以上の解析結果から、ここで得られた生成物は下記の構造で示される目的化合物であることが確認できた。
温度計、滴下ロート、撹拌装置、およびジムロート冷却管を備え、オイルバス中に設置した1L三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下において3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸(メタ)アリルエステル155.78(g)、トルエン108.32(g)、およびPt-VTS(白金
のジビニルテトラメチルジシロキサン錯体)触媒(白金換算3%のイソプロピルアルコー
ル溶液)0.0260(g)を仕込んだ。
けて滴下した。滴下終了後、60℃で一昼夜熟成させ、GC分析によって原料である1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンのピークが消失したことを確認した。
それぞれの観測されたNMRスペクトルを解析した結果、1H-NMRの観測結果では2(ppm)に
脂環エポキシに帰属されるピークが観測され、同様に13C-NMRの測定結果からは50(ppm)付近にエポキシシクロヘキサンのエポキシに由来する明瞭なピークが認められた。
以上の解析結果から、ここで得られた生成物は下記の構造で示される目的化合物であることが確認できた。
温度計、滴下ロート、撹拌装置、およびジムロート冷却管を備え、オイルバス中に設置した1L三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下において3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸(メタ)アリルエステル213.95(g)、トルエン150.32 (g)、およびPt-VTS触媒
(白金換算3%のイソプロピルアルコール溶液)0.0315(g)を仕込んだ。
物268.10(g)を得た。
温度計、滴下ロート、撹拌装置、およびジムロート冷却管を備え、オイルバス中に設置した1000mL三ツ口フラスコに、窒素雰囲気下において3,4−エポキシシクロヘキサン−1−カルボン酸(メタ)アリルエステル150.12(g)、トルエン200.59(g)、およびPt-VTS触媒(白金換算3%のイソプロピルアルコール溶液)0.0217(g)を仕込んだ。
かけて滴下した。滴下終了後、60℃で一昼夜熟成させた。
合成例1で合成した化合物27.6gとHN-5500E(新日本理化(株)製、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸とヘキサヒドロ無水フタル酸の7:3の混合物)16.8g(エポキシ基/
酸無水物基 ≒ 1.1)とU-CAT5003(サンアプロ(株)製 テトラ置換ホスホニウム
ブロマイド(構造非公開))0.22gをよく混合し、脱気した後、TPX(ポリ-4-メチルペン
テン-1)樹脂性シャーレを用いて、60℃-30分、100℃-2hr、150℃-2hrかけて、注型重合
により成型硬化を行った。
合成例1で合成した化合物のかわりに、合成例2で合成した化合物を、官能基比を実施
例1と合わせて(エポキシ基/酸無水物基 ≒ 1.1)27.0g用いた他は、実施例1と同
様の操作で成型硬化を行った。
合成例1で合成した化合物のかわりに、1,3-ビス(3-グリシジロキシプロピル)-1,1,3,3-
テトラメチルジシロキサンを、官能基比を実施例1と合わせて(エポキシ基/酸無水物基
≒ 1.1)19.9gを用いた他は、実施例1と同様の操作で成型硬化を行った。
合成例1で合成した化合物のかわりに、水添ビスフェノール−A型液状エポキシ樹脂(
jER-YX-8000、ジャパンエポキシレジン(株)社製)を、官能基比を実施例1と合わせて(エポキシ基/酸無水物基 ≒ 1.1)22.2g用いた他は、実施例1と同様の操作で成型硬化を行った。
合成例1で合成した化合物の代わりに脂環式エポキシ樹脂(セロキサイド2021P、ダイセル化学(株)社製)を官能基比を合わせて(エポキシ基/酸無水物基 ≒ 1.1)14.3g用いた他は、実施例1と同様の操作で成型硬化を行った。
測色色差計(日本電色工業株式会社製、ZE-2000)を用い、50mm角で厚み3mmの
サンプルを用いて、下記測定条件で測定した。各表色系の数値への変換は測色色差計本体が行い、記表色系のデータを得た。
測定回数:n=3
出力データ:L(明度)、a(赤色度)、b(黄色度)。
濁度計(日本電色工業株式会社製、NDH2000)を用い、50mm角で厚み3mmのサン
プルを用いて、ヘーズ値、全光線透過率(T.t)、拡散透過率(Dfs)、平行光線透過率(P.t)を求めた。
硬化性組成物の硬化前後の密度を測定して、体積収縮率を算出した。なお、硬化前の液状のものは、振動式デジタル密度計DM-4500(アントンパール(株)製)にて測定した。
また硬化物はアルキメデス法にて測定した。
JIS-K6911に準じて、短冊状(幅 10mm×長さ 100mm×厚み 3mm)のサンプルを用い
て測定を行った(単位MPa)。
JIS-K5400に準じて、水銀ランプ式退色試験用機No.518(安田精機(株)製、365nm、400W仕様の高圧水銀ランプ使用)を用いて60℃でUV照射を行い、照射前後のL、a、b値より
、ΔEを計算した。
Claims (7)
- 以下の(A)および(B)成分を含むことを特徴とする半導体封止用硬化性組成物:
(A)下記一般式(1)、(2)又は(3)で表されるエポキシ基含有オルガノシロキサン化合物
(B)5員環または6員環の酸無水物
- エポキシ基を二個以上有し、かつ芳香環または脂環骨格を有するエポキシ化合物と、
硬化促進剤と
をさらに含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体封止用硬化性組成物。 - 前記半導体封止用硬化性組成物中のエポキシ基と酸無水物基との官能基比(エポキシ基
/酸無水物基)が、0.6〜2.0であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体封止用硬化性組成物。 - 下記一般式(7)、(8)、又は(9)で表されるオルガノヒドロシロキサン化合物と、下記一般式(10)で表されるエポキシ基及びアルケニル基を含有する化合物とをヒドロシリル化反応させることにより、エポキシ基含有オルガノシロキサン化合物を製造する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体封止用硬化性組成物の製造方法:
。);
- 基板と、
該基板上に配置された電極と、
該電極と電気的に接続された発光素子と、
該発光素子を封止する封止材とを備えるランプであって、
前記封止材が、請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体封止用硬化性組成物の硬化物であることを特徴とするランプ。 - 前記封止材に、蛍光体が分散されていることを特徴とする請求項6に記載のランプ。
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