JP2011063799A - 光半導体封止用組成物 - Google Patents

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太一 田崎
Tetsuya Nemoto
哲也 根本
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正之 元成
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Abstract

【解決手段】(A)置換基を有してもよいフェニル基およびエポキシ基を含有するポリシロキサン、および(B)エポキシ樹脂用硬化剤を含み、前記置換基を有してもよいフェニル基の含有量が前記(A)ポリシロキサンに対して8〜30質量%であることを特徴とする光半導体封止用組成物、およびこれを用いて作製した発光素子。
【効果】本発明に係る光半導体封止用組成物は、耐熱性および耐光性を損なうことなくクラック耐性、密着性、電極の変色に対する耐性を向上させた硬化物を形成できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、光半導体封止用組成物に関し、さらに詳しくは、エポキシ基とともにフェニル基を有するポリシロキサンを含有し、耐熱性および耐光性とともにクラック耐性、密着性および電極の変色に対する耐性に優れた硬化体を得ることのできる光半導体封止用組成物に関する。
従来、発光ダイオード(LED)素子の封止材料としては、一般的にエポキシ樹脂が用いられている。
一方、LEDの光源が短波長(高出力)化されていく中で、これまで問題とされなかったエポキシ封止材の実使用中の高温環境下や紫外光などによる黄変や、発熱量の増加に伴うクラックなどの問題が発生しており、これらに対する対応が急務となっている。
そのため現在は耐熱性および透明性に優れていることに加え、変色しにくく、物理的な劣化もしにくいという性質において他の有機樹脂材料より優れているシリコーン樹脂がLED封止材として広く利用されてきている。
しかし、シリコーン樹脂を封止材として使用した場合、LEDに使用するその他の有機部材との密着性が悪い、気体透過性および水蒸気透過性が高いために封止材を透過する気体成分により電極が変色するといった新たな問題点が浮上してきている。
そこで、近年、シリコーン樹脂に有機基を導入した、有機無機ハイブリッド型の封止材が注目されている。このような封止材に使用される有機基としては、耐熱性や耐光性の観点から主にエポキシ基とフェニル基の2種類が採用されている(特許文献1および2参照)。
このような有機無機ハイブリッド封止材は有機含有量が高くなるにつれて、電極変色抑制効果とLED部材に対する密着性が向上する。
ただしこのような高有機含有量の付加反応硬化型エポキシ-シリコーン樹脂は、確かに密着性の向上や電極の変色抑制効果をもたらすが、得られる硬化物は堅く脆いので、冷熱サイクル(-40℃〜100℃)の評価において簡単にクラックが入る傾向がある。
またシリコーン樹脂のなかでも骨格内にフェニル基を高い含有量で有する付加反応硬化型フェニルシリコーン樹脂組成物の場合、芳香環同士のπ−π 相互作用により硬化物の強度、特に曲げ強度および硬度が向上することにより、冷熱サイクルによって硬化物にクラックが入る事は無い。しかし、このように強度を向上させるためや電極変色を抑制させるためには樹脂骨格中にフェニル基が高比率で含有されなければならず、そうすると硬化物の耐光性が悪化することによる輝度の低下が招かれる。
特開2002−265787号公報 特開2004−186168号公報
本発明は、耐熱性および耐光性を損なうことなくクラック耐性、密着性、電極の変色に対する耐性が向上した硬化物を形成できる光半導体封止用組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、エポキシ基を含有したポリシロキサンのエポキシ基の一部をフェニル基に置換することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
(A)置換基を有してもよいフェニル基およびエポキシ基を含有するポリシロキサン、および
(B)エポキシ樹脂用硬化剤
を含み、前記置換基を有してもよいフェニル基の含有量が前記(A)ポリシロキサンに対して8〜30質量%であることを特徴とする光半導体封止用組成物である。
前記光半導体封止用組成物においては、
前記(A)ポリシロキサンのエポキシ当量が100〜10000g/eq.であることが好ましく、
前記(A)ポリシロキサンが下記式(1)で表される構成単位、下記式(2)で表される構成単位および下記式(3)で表される構成単位を有することが好ましく、
Figure 2011063799
〔式(1)〜(3)中、
1はそれぞれ独立に炭素数1〜3の非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、
2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3の非置換もしくは置換の1価の炭化水素基を示し、
Eはエポキシ基を有する炭素数3〜20の1価の有機基を示し、
Pは置換基を有していてもよいフェニル基を有する炭素数6〜20の1価の有機基を示す。
aは1または2、bは1または2、cは0または1であり、かつa+b+cは2または3である。〕
前記(A)ポリシロキサンが下記一般式(4)〜(7)で表される基の少なくとも1つを有することが好ましい。
Figure 2011063799
〔一般式(4)中R5はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
Figure 2011063799
〔一般式(5)中R6はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
Figure 2011063799
〔一般式(6)中R7はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
Figure 2011063799
〔一般式(7)中R8はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
また、前記光半導体封止用組成物においては、
前記(A)ポリシロキサンが、
末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサン(a1)と、
下記式(8)で表される化合物(a2)および下記式(9)で表される化合物(a3)とを反応させ、次いでその反応生成物を加水分解することにより得られるポリシロキサンであることが好ましく、
Figure 2011063799
〔式(8)中、REはエポキシ基を含有する有機基、R1およびR3はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、mは1または2、nは2または3、かつm+n≦4である。〕
Figure 2011063799
〔式(9)中、RPは置換基を有してもよいフェニル基を含有する有機基、R1およびR3はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、lは1または2、kは2または3、かつl+k≦4である。〕
前記(A)ポリシロキサンが、
ポリジメチルシロキサン(a1)、前記化合物(a2)および前記化合物(a3)を、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)が1/0.6〜1/10である範囲で反応させることにより得られるポリシロキサンであることが好ましく、
前記(A)ポリシロキサンが、
前記化合物(a2)および前記化合物(a3)を、
(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)が90/10〜10/90である範囲で反応させることにより得られるポリシロキサンであることが好ましい。
前記光半導体封止用組成物においては、
前記(B)エポキシ樹脂用硬化剤として酸無水物を含むことが好ましく、
シリカ粒子をさらに含有することが好ましい。
また、他の発明は、前記光半導体封止用組成物を用いて光半導体を封止した発光素子である。
本発明に係る光半導体封止用組成物は、エポキシ基およびフェニル基を有するポリシロキサンを含有することにより、耐熱性および耐光性を損なうことなくクラック耐性(特に冷熱サイクル試験に対する耐クラック性)、密着性および電極の変色に対する耐性が向上した硬化物を形成できる。特に、エポキシ基およびフェニル基の含有量を増やすことにより、硬化物の密着性と電極変色抑制効果を向上させることができる。フェニル基の量を増やすことにより硬化物の材料強度の向上と、さらに末端に反応性を有するポリジメチルシロキサンとフェニルアルコキシシランをカップリングさせることにより、架橋基密度低下や応力緩和効果によるクラックに対する耐性の向上を図ることができる。また、フェニル基の量を減らすことにより硬化物の耐光性を向上させることができる。フェニル基とエポキシ基の含有割合を一定の範囲にすることで上記の特性をすべて満たしたLED封止材を作ることが可能である。
図1はLEDの模式図である。 図2は蛍光部を有するLEDの模式図である。
<光半導体封止用組成物>
本発明に係る光半導体封止用組成物は、(A)置換基を有してもよいフェニル基およびエポキシ基を含有するポリシロキサンおよび(B)エポキシ樹脂用硬化剤を含み、前記置換基を有してもよいフェニル基の含有量が前記(A)ポリシロキサンに対して8〜30質量%であり、必要に応じてシリカ粒子等を含有することができる。
(A)ポリシロキサン
(A)ポリシロキサンは、エポキシ基を含有する。(A)ポリシロキサンは、このエポキシ基の開環重合により硬化することができる。(A)ポリシロキサンのエポキシ当量は、100〜10000g/eq.、好ましくは200〜8000g/eq.、より好ましくは300〜5000g/eq.である。前記エポキシ当量が100g/eq.未満であると得られる硬化膜の透明性の低下および硬化膜中のクラックを招き、10000g/eq.を超えると硬化不良が発生する傾向がある。
(A)ポリシロキサンは、エポキシ基を含む基として下記一般式(4)〜(7)で表される基の少なくとも1つを有することが好ましい。(A)ポリシロキサンがこのような基を有すると、硬化物のmmオーダーでの厚膜成形が可能になる。
一般式(4)で表される基としては、具体的には、2−(3'、4'―エポキシシクロヘキシル)エチル基等が挙げられる。
一般式(5)で表される基としては、具体的には、3−グリシドキシ基等が挙げられる。
一般式(6)で表される基としては、具体的には、3−グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
一般式(7)で表される基としては、具体的には、2−(4'−メチルー3'、4'−エポキシシクロへキシル)エチル基等が挙げられる。
Figure 2011063799
〔一般式(4)中R5はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
Figure 2011063799
〔一般式(5)中R6はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
Figure 2011063799
〔一般式(6)中R7はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
Figure 2011063799
〔一般式(7)中R8はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
(A)ポリシロキサンは、エポキシ基とともに、置換基を有してもよいフェニル基を含有する。(A)ポリシロキサンがエポキシ基とともに、置換基を有してもよいフェニル基を含有することにより、本発明の光半導体封止用組成物は、耐熱性および耐光性を損なうことなくクラック耐性、密着性および電極の変色に対する耐性を向上させた硬化物を形成することができる。
置換基を有してもよいフェニル基とは、フェニル基およびフェニル基の1つ以上の水素原子を他の置換基で置き換えてなる基である。フェニル基が有していてもよい置換基としては、炭素原子数1 〜 1 2 、好ましくは1 〜 9 程度の一価炭化水素基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t e r t − ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基等が挙げられる。
置換基を有してもよいフェニル基の前記(A)ポリシロキサンに対する含有量、つまり前記(A)ポリシロキサンの質量を100質量%とした場合の、該(A)ポリシロキサンが有する置換基を有してもよいフェニル基の質量の比率は8〜30質量%、好ましくは10〜28質量%、より好ましくは12〜26質量%である。前記含有量が8質量%未満であると、所望の強度の硬化膜を得ることが出来ず冷熱サイクル中に樹脂内にクラックが入り、30質量%を超えると、耐光性が著しく悪化する。なお、フェニル基が置換基を有する場合の前記含有量は、フェニル基から置換基の数だけ水素原子を取り除いてなる原子団の含有量である。
前記(A)ポリシロキサンは、下記式(1)〜(3)で表される3種類の構成単位を有することが好ましい。
Figure 2011063799
〔式(1)〜(3)中、
1はそれぞれ独立に炭素数1〜3の非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、
2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3の非置換もしくは置換の1価の炭化水素基を示し、
Eはエポキシ基を有する炭素数3〜20の1価の有機基を示し、
Pは置換基を有していてもよいフェニル基を有する炭素数6〜20の1価の有機基を示す。
aは1または2、bは1または2、cは0または1であり、かつa+b+cは2または3である。〕
1としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、これらの中でもメチル基が特に好ましい。
2としては、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、これらの中でも水素原子およびメチル基が特に好ましい。
1およびR2が有してもよい置換基として、たとえば、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
Eとしては、具体的には上記一般式(4)〜(7)で表される基等、より具体的にはγ−グリシドキシプロピル基、並びに3,4−エポキシシクロペンチル基、3,4−エポキシシクロヘキシル基、2−(3',4'−エポキシシクロペンチル)エチル基、および2−(3',4'−エポキシシクロヘキシル)エチル基等のエポキシシクロアルキル基等が挙げられる。
Pとしては、具体的には、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基等を挙げることができる。RPに含まれるフェニル基が有してもよい置換基は、前述のフェニル基が有していてもよい置換基と同様である。
前記(A)ポリシロキサンが、上記式(1)〜(3)で表される構成単位を有することは、たとえば、H−NMRと29Si-NMR測定の二次元NMR測定を行うことにより確認することができる。
(A)ポリシロキサンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が100〜1、000、000の範囲にあることが好まし、200〜500、000の範囲にあることがより好ましい。(A)ポリシロキサンの重量平均分子量が前記範囲内にあると、本組成物を用いて光半導体封止用材料を製造する際に取扱いやすく、また本組成物から得られる硬化物は光半導体封止材として十分な材料強度および特性を有する。
(A)ポリシロキサンは、組成物全体の質量に対し50〜100質量%、好ましくは60〜100質量%含有されていることが好ましい。
(A)ポリシロキサンの製造方法については特に限定されないが、たとえば、末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサン(a1)と、下記式(8)で表される化合物(a2)および下記式(9)で表される化合物(a3)とを反応させる工程(以下「工程(i)」という。)の後に、その反応生成物を加水分解する工程(以下「工程(ii)」という。)を行うことにより得ることができる。
Figure 2011063799
〔式(8)中、REはエポキシ基を含有する有機基、R1およびR3はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、mは1または2、nは2または3、かつm+n≦4である。〕
Figure 2011063799
〔式(9)中、RPは置換基を有してもよいフェニル基を含有する有機基、R1およびR3はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、lは1または2、kは2または3、かつl+k≦4である。〕
以下、各工程について説明する。
〔工程(i)〕
〔ポリジメチルシロキサン(a1)〕
ポリジメチルシロキサン(a1)は、上記式(1)で表される構成単位を与える化合物である。ポリジメチルシロキサン(a1)は、その分子の主鎖および/または側鎖の末端に少なくとも1つ、好ましくは2つ以上のヒドロキシ基を有する。このようなヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサンは、たとえば、ジメチルジアルコキシシランまたはジメチルジクロロシランを加水分解・縮合させることによって製造できる。
上記ジメチルジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−i−プロポキシシラン、ジメチルジ−n−ブトキシシランなどが挙げられる。これらのジメチルジアルコキシシランは1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、ポリジメチルシロキサン(a1)として、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のXC96−723、YF−3800、YF−3802、YF−3897、チッソ社製のFM9915(以上、商品名)などの市販の両末端シラノール基含有ポリジメチルシロキサンを用いることもできる。また、ポリジメチルシロキサン(a1)はスター型、櫛形などの分岐構造を有するものでもよい。
上記ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサンは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が通常300〜5000の範囲にあり、300〜2000がより好ましく、500〜1000が特に好ましい。上記範囲の重量平均分子量を有するヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサンを使用すると、硬化物作製時に必要な強度が得られるという点で好ましい。
〔化合物(a2)〕
化合物(a2)は、上記式(2)で表される構成単位を与える化合物である。化合物(a2)は、上記式(8)に示すように、エポキシ基を含有する有機基と2個または3個のアルコキシ基を有するエポキシ基含有アルコキシシランである。
上記式(8)において、REはエポキシ基を含有する有機基であり、このようなREとしては、上記式(2)におけるREと同様の基が挙げられる。これらの有機基のうち、後述する工程(ii)時の安定性の点でエポキシシクロアルキル基を含有する有機基が好ましく、エポキシシクロヘキシルエチル基を含有する有機基がより好ましい。
1およびR3は、それぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基であり、たとえば、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、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基である。
1およびR3が有することができる置換基としては、上記式(1)〜(3)のR1およびR2について例示した置換基を挙げることができる。
mは1または2、nは2または3であり、m+nは4以下である。
上記化合物(a2)の中では、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、および2−(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が好ましく、後述する工程(ii)における安定性の点で、2−(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が特に好ましい。
〔その他のオルガノシラン〕
工程(i)においては、硬化物の硬度調整のため、化合物(a2)以外のアルコキシシランを適宜加えることができる。このようなアルコキシシランとしては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を挙げることができる。
〔化合物(a3)〕
化合物(a3)は、上記式(3)で表される構成単位を与える化合物である。化合物(a3)は、上記式(9)に示すように、置換基を有してもよいフェニル基を含有する有機基と2個または3個のアルコキシ基を有するフェニル基含有アルコキシシランである。
上記式(9)において、RPは置換基を有してもよいフェニル基を含有する有機基であり、このようなRPとしては、上記式(2)におけるRPと同様の基が挙げられる。これらの有機基のうち、耐熱性および耐光性の観点で フェニル基、トリル基、フェネチル基が好ましく、その中でもフェニル基がより好ましい。
1およびR3については、それぞれ上記式(8)におけるR1およびR3と同様である。
lは1または2、kは2または3であり、l+kは4以下である。
上記化合物(a3)の中では、フェニルトリメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルジメチルメトキシシラン等の一置換のフェニルアルコキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルメチルメトキシシラン等の二置換のジフェニルアルコキシシランが好ましく、カップリング反応における反応安定性の点で、フェニルトリメトキシシランおよびジフェニルジメトキシシランが特に好ましい。
〔ポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)との反応〕
本工程は、ポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)とを、塩基性化合物および金属キレート化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物(以下、「特定化合物」ともいう。)の存在下反応させ、主として脱アルコールカップリング反応によりシロキサン結合を形成するものである。本工程は、極力水が存在しない状態で実施することが望ましい。水の存在下では反応工程に加水分解・脱水縮合過程が含まれ、この過程は平衡反応であるため、系全体の反応率を高めることが困難となる。
上記反応において、ポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)との混合モル比としては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)が好ましくは1/0.6〜1/10の範囲である。混合モル比が上記範囲にあると反応が効率よく進行し、上述したエポキシ当量範囲内の重合体が得られ、耐熱性に優れた硬化物を得ることができる。なお、ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数は、混合したポリジメチルシロキサン(a1)の質量を重量平均分子量で除算した値とする。
さらに、化合物(a2)と化合物(a3)との混合モル比としては、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)が好ましくは90/10〜10/90の範囲である。混合モル比が上記範囲にあると反応が効率よく進行し、上述したエポキシ当量範囲内の重合体が得られ、耐熱性に優れた硬化物を得ることができる。
上記反応の温度は、好ましくは10〜100℃、より好ましくは10〜80℃、特に好ましくは15〜70℃である。反応時間は、好ましくは1〜48時間、より好ましくは1〜24時間、特に好ましくは2〜12時間である。反応は、各成分を反応容器に一括で仕込んで実施してもよいし、一方の成分に他方の成分を間欠的にもしくは連続的に添加しながら行ってもよい。
上記反応により生成したポリシロキサンに含まれるエポキシ基含有アルコキシシラン残基には、アルコキシ基が残存する(以下、このポリシロキサンを「アルコキシ基含有ポリシロキサン」という)。
(塩基性化合物)
上記塩基性化合物としては、アンモニア(アンモニア水溶液を含む)、有機アミン化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のアルカリ金属のアルコキシドが挙げられる。これらのうち、アンモニアおよび有機アミン化合物が好ましい。
有機アミンとしては、アルキルアミン、アルコキシアミン、アルカノールアミン、アリールアミンなどが挙げられる。
アルキルアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどの炭素数1〜4のアルキル基を有するアルキルアミンなどが挙げられる。
アルコキシアミンとしては、メトキシメチルアミン、メトキシエチルアミン、メトキシプロピルアミン、メトキシブチルアミン、エトキシメチルアミン、エトキシエチルアミン、エトキシプロピルアミン、エトキシブチルアミン、プロポキシメチルアミン、プロポキシエチルアミン、プロポキシプロピルアミン、プロポキシブチルアミン、ブトキシメチルアミン、ブトキシエチルアミン、ブトキシプロピルアミン、ブトキシブチルアミンなどの炭素数1〜4のアルコキシ基を有するアルコキシアミンなどが挙げられる。
アルカノールアミンとしては、メタノールアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、N−メチルメタノールアミン、N−エチルメタノールアミン、N−プロピルメタノールアミン、N−ブチルメタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−プロピルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、N−メチルプロパノールアミン、N−エチルプロパノールアミン、N−プロピルプロパノールアミン、N−ブチルプロパノールアミン、N−メチルブタノールアミン、N−エチルブタノールアミン、N−プロピルブタノールアミン、N−ブチルブタノールアミン、N,N−ジメチルメタノールアミン、N,N−ジエチルメタノールアミン、N,N−ジプロピルメタノールアミン、N,N−ジブチルメタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジプロピルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、N,N−ジエチルプロパノールアミン、N,N−ジプロピルプロパノールアミン、N,N−ジブチルプロパノールアミン、N,N−ジメチルブタノールアミン、N,N−ジエチルブタノールアミン、N,N−ジプロピルブタノールアミン、N,N−ジブチルブタノールアミン、N−メチルジメタノールアミン、N−エチルジメタノールアミン、N−プロピルジメタノールアミン、N−ブチルジメタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−プロピルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−メチルジプロパノールアミン、N−エチルジプロパノールアミン、N−プロピルジプロパノールアミン、N−ブチルジプロパノールアミン、N−メチルジブタノールアミン、N−エチルジブタノールアミン、N−プロピルジブタノールアミン、N−ブチルジブタノールアミン、N−(アミノメチル)メタノールアミン、N−(アミノメチル)エタノールアミン、N−(アミノメチル)プロパノールアミン、N−(アミノメチル)ブタノールアミン、N−(アミノエチル)メタノールアミン、N−(アミノエチル)エタノールアミン、N−(アミノエチル)プロパノールアミン、N−(アミノエチル)ブタノールアミン、N−(アミノプロピル)メタノールアミン、N−(アミノプロピル)エタノールアミン、N−(アミノプロピル)プロパノールアミン、N−(アミノプロピル)ブタノールアミン、N−(アミノブチル)メタノールアミン、N−(アミノブチル)エタノールアミン、N−(アミノブチル)プロパノールアミン、N−(アミノブチル)ブタノールアミンなどの炭素数1〜4のアルキル基を有するアルカノールアミンが挙げられる。
アリールアミンとしてはアニリン、N−メチルアニリンなどが挙げられる。
さらに、上記以外の有機アミンとして、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロキサイドなどのテトラアルキルアンモニウムハイドロキサイド;テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、テトラプロピルエチレンジアミン、テトラブチルエチレンジアミンなどのテトラアルキルエチレンジアミン;メチルアミノメチルアミン、メチルアミノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミン、メチルアミノブチルアミン、エチルアミノメチルアミン、エチルアミノエチルアミン、エチルアミノプロピルアミン、エチルアミノブチルアミン、プロピルアミノメチルアミン、プロピルアミノエチルアミン、プロピルアミノプロピルアミン、プロピルアミノブチルアミン、ブチルアミノメチルアミン、ブチルアミノエチルアミン、ブチルアミノプロピルアミン、ブチルアミノブチルアミンなどのアルキルアミノアルキルアミン;ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モルホリン、メチルモルホリン、ジアザビシクロオクラン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセンなども挙げられる。
このような塩基性化合物は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。これらのうち、トリエチルアミン、ピロリジン、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド、ピリジン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセンが特に好ましい。
(金属キレート化合物)
金属キレート化合物としては、トリ−n−ブトキシ・エチルアセトアセテートジルコニウム、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(n−プロピルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(アセチルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウムなどのジルコニウムキレート化合物;ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセテート)チタニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトン)チタニウムなどのチタンキレート化合物;ジ−i−プロポキシ・エチルアセトアセテートアルミニウム、ジ−i−プロポキシ・アセチルアセトナートアルミニウム、i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノアセチルアセトナート・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウムあるいはこれらの部分加水分解物などのアルミニウムキレート化合物、あるいは有機スズ化合物などが挙げられる。
有機スズ化合物としては、1つのスズ原子に炭素数1〜10個のアルキル基が1〜2個結合した4価のスズの有機金属化合物が挙げられる。具体的には、たとえば、
Figure 2011063799
などのカルボン酸型有機スズ化合物;
Figure 2011063799
などのメルカプチド型有機スズ化合物;
Figure 2011063799
などのスルフィド型有機スズ化合物;
Figure 2011063799
などのクロライド型有機スズ化合物;
(C492SnO、(C8172SnOなどの有機スズオキサイドや、これらの有機スズオキサイドとシリケート、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、フタル酸ジオクチルなどのエステル化合物との反応生成物;
などが挙げられる。
塩基性化合物および金属キレート化合物のうちでは、工程(i)および工程(ii)のいずれにおいてもその反応性とエポキシ基の安定性の点で塩基性化合物が好ましい。
工程(i)において、特定化合物は、ポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)との合計100質量部に対して、通常0.01〜50質量部、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.5〜20質量部添加される。
特に、上記金属キレート化合物を用いる場合は、0.01〜10質量部、好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.01〜2質量部添加される。
また、塩基性化合物を用いる場合は、1〜50質量部、好ましくは2〜30質量部、より好ましくは2〜20質量部添加される。
(有機溶剤)
工程(i)においては、有機溶剤を用いることもできる。
有機溶剤としては、たとえば、アルコール類、芳香族炭化水素類、エーテル類、ケトン類、エステル類などを挙げることができる。上記アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、i−ブチルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−オクチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレンモノメチルエーテルアセテート、ジアセトンアルコールなどを挙げることができる。また、芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられ、エーテル類としては、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが挙げられ、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトンなどが挙げられ、エステル類としては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、炭酸プロピレン、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ノルマルプロピル、乳酸イソプロピル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチルなどが挙げられる。これらの有機溶剤は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。これらの有機溶剤のうち、反応を促進する観点から、アルコール以外の有機溶剤、たとえば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレンなどを使用することが好ましい。
上記有機溶剤は、上記反応のコントロールなどを目的として適宜使用することができる。有機溶剤を使用する場合、その使用量は所望の条件に応じて適宜設定することができる。
〔工程(ii)〕
本工程においては、上記工程(i)で得られた生成物を特定化合物の存在下、水と反応させる。この反応により、アルコキシ基含有ポリシロキサン中に含まれるアルコキシ基が水酸基に変換され、シラノール基が生成されると考えられ、その結果(A)ポリシロキサンが生成される(以下、この反応により得られたポリシロキサンを「シラノール基エポキシ基含有ポリシロキサン」という)。この反応は、有機溶媒中で触媒である特定化合物の存在下で行うことが好ましい。なお、本発明では、上記アルコキシ基が全てシラノール基に変換されている必要はなく、一部アルコキシ基の状態で残存していてもよい。また、上記シラノール基エポキシ基含有ポリシロキサンのシラノール基の一部は、縮合していてもよい。
工程(ii)の際に添加される水の量は、工程(i)におけるポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)との質量の合計を100質量部とした場合、通常10〜500質量部、好ましくは20〜200質量部、より好ましくは30〜100質量部である。水の添加量が上記範囲にあると、工程(ii)が十分に進行するとともに、反応後に除去する水の量が少ないため好ましい。
上記工程(ii)の温度は、好ましくは10〜100℃、より好ましくは10〜80℃、特に好ましくは15〜70℃である。反応時間は、好ましくは0.3〜48時間、より好ましくは0.5〜24時間、特に好ましくは1〜12時間である。
上記工程(ii)において、特定化合物は、ポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)との合計100質量部に対して、通常0.01〜50質量部、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.5〜20質量部添加される。
また、工程(i)後に引続いて工程(ii)を行う場合、工程(i)に使用した特定化合物をそのまま使用しても良いし、同種のまたは異種の特定化合物を新たに追加しても良い。
工程(ii)に使用する有機溶媒としては、工程(i)で挙げた有機溶剤等を挙げることができる。
上記で得られたシラノール基エポキシ基含有ポリシロキサンの貯蔵安定性の点から、 工程(ii)後に脱特定化合物工程として水洗を行うことが好ましい。特に特定化合物として塩基性化合物を使用した場合、反応後に酸性化合物による中和を行った上で、水洗を行うことがより好ましい。
中和に使用する酸性化合物としては、有機酸および無機酸が挙げられる。有機酸としては、たとえば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、無水マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、ミキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、メタンスルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸などが挙げられる。上記無機酸としては、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸などが挙げられる。
酸性化合物の使用量は、脱アルコール反応および加水分解反応に使用した塩基性化合物1規定に対し、通常0.5〜2規定、好ましくは0.8〜1.5規定、さらに好ましくは0.9〜1.3規定である。酸性化合物は水洗時に水層へ抽出され易い点から水溶性の酸性化合物を使用することが好ましい。水に溶解して使用する場合、酸性化合物を、水100質量部に対して、通常0.5〜100質量部、好ましくは1〜50質量部、より好ましくは2〜10質量部添加する。
中和後、十分に攪拌混合して静置し、水相と有機溶媒相との相分離を確認後、下層の水分を除去する。
中和後の水洗に使用する水は、ポリジメチルシロキサン(a1)と化合物(a2)と化合物(a3)との合計100質量部に対して、通常10〜500質量部、好ましくは20〜300部、より好ましくは30〜200部である。
水洗は、水を添加して十分に攪拌した後、静置し、水相と有機溶媒相との相分離を確認後、下層の水分を除去することにより行う。水洗回数は好ましくは1回以上、さらに好ましくは2回以上である。
また、水洗後に不純物の除去を目的として、有機溶媒で抽出しても良い。抽出に必要な有機溶媒としては上記の有機溶媒が使用できる。有機溶媒の種類、およびその配合量は適宜選択できる。
(B)エポキシ樹脂用硬化剤
(B)エポキシ樹脂用硬化剤は、(A)ポリシロキサンを硬化させる物質である。
(B)エポキシ樹脂用硬化剤としては、酸無水物、2級および3級アミン、金属キレート化合物等を挙げることができる。これら中で、特に酸無水物が好ましい。
〔酸無水物〕
酸無水物としては、特に限定されないが、脂環式カルボン酸無水物などの脂環式酸無水物が好ましい。
前記脂環式酸無水物としては、例えば、下記式(3)〜(13)で表される化合物
Figure 2011063799
や、4−メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物のほか、α−テルピネン、アロオシメン等の共役二重結合を有する脂環式化合物と無水マレイン酸とのディールス・アルダー反応生成物やこれらの水素添加物等を挙げることができる。なお、前記ディールス・アルダー反応生成物やこれらの水素添加物としては、任意の構造異性体および任意の幾何異性体を使用することができる。
また、シロキサン変性した酸無水物を使用することも出来る。このような酸無水物は、例えば、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物等の一分子中に酸無水物と二重結合を含有する化合物とヒドリド基を含有するポリシロキサンとのヒドロシリレーションにより得られる。なお、前記ヒドロシリレーション反応生成物としては、任意の構造異性体および任意の幾何異性体を使用することが出来る。
また、前記脂環式酸無水物は、硬化反応を実質的に妨げない限り、適宜に化学的に変性させて使用することもできる。
これらの脂環式酸無水物のうち、組成物の流動性や透明性の点から、式(3)、式(5)、式(7)、式(8)、式(9)または式(13)で表される化合物等が好ましい。特に好ましくは式(3)、式(5)、式(8)または式(13)で表される化合物である。
本発明において、脂環式酸無水物は、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。
また、酸無水物として、脂肪族酸無水物や芳香族酸無水物を1種以上使用することもできる。これらは脂環式酸無水物と併用するのが好ましい。
前記脂肪族酸無水物および芳香族酸無水物も、硬化反応を実質的に妨げない限り、適宜に化学的に変性させて使用することができる。
脂肪族酸無水物および芳香族酸無水物の合計使用割合は、これらと脂環式酸無水物との合計量に対して、好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。
(B)エポキシ樹脂用硬化剤の含有量は、組成物全体の質量に対して、通常0.01〜10質量%、好ましくは0.05〜5質量%、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。
(B)エポキシ樹脂用硬化剤として酸無水物を使用する場合、その使用量は、シラノール基エポキシ基含有ポリシロキサン((A)ポリシロキサン)中のエポキシ基1モルに対する酸無水物基の当量比(酸無水物当量/エポキシ当量)として0.2〜1.7、好ましくは0.3〜1.5、さらに好ましくは0.5〜1.3、もっとも好ましくは0.6〜0.8である。この場合、該当量比が0.2未満でも1.7を超えても、得られる硬化物のガラス転移点(Tg)の低下や着色等の不都合を生じるおそれがある。
〔硬化促進剤〕
本発明に係る光半導体封止用組成物は、硬化促進剤を含有してもよい。硬化促進剤は、(A)ポリシロキサンと(B)エポキシ樹脂用硬化剤との硬化反応を促進する成分である。
このような硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、
ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、シクロヘキシルジメチルアミン、トリエタノールアミンの如き3級アミン;UCAT410(サンアプロ株式会社)の如き特殊アミン;
2−メチルイミダゾール、2−n−ヘプチルイミダゾール、2−n−ウンデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−n−ウンデシルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジ(ヒドロキシメチル)イミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−フェニル−4,5−ジ〔(2'−シアノエトキシ)メチル〕イミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−n−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテート、1−(2−シアノエチル)−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾリウムトリメリテート、2,4−ジアミノ−6−〔2'−メチルイミダゾリル−(1')〕エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2'−n−ウンデシルイミダゾリル)エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−〔2'−エチル−4'−メチルイミダゾリル−(1')〕エチル−s−トリアジン、2−メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−〔2'−メチルイミダゾリル−(1')〕エチル−s−トリアジンのイソシアヌル酸付加物の如きイミダゾール類;
ジフェニルフォスフィン、トリフェニルフォスフィン、亜リン酸トリフェニルの如き有機リン化合物;
ベンジルトリフェニルフォスフォニウムクロライド、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムブロマイド、メチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド、エチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド、n−ブチルトリフェニルフォスフォニウムブロマイド、テトラフェニルフォスフォニウムブロマイド、エチルトリフェニルフォスフォニウムヨーダイド、エチルトリフェニルフォスフォニウムアセテート、テトラブチルホスフォニウムアセテート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムo,o−ジエチルフォスフォロジチオネート、メチルトリブチルホスフォニウムジメチルホシフェート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムベンゾトリアゾレート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムテトラフルオロボレート、テトラ−n−ブチルフォスフォニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルフォスフォニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルベンジルホスフォニウムテトラフェニルボレート、テトラ−n−ブチルホスフォニウムテトラフルオロボレートの如き4級フォスフォニウム塩;
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7やその有機酸塩の如きジアザビシクロアルケン;
オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、アルミニウムアセチルアセトン錯体の如き有機金属化合物;
テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、UCAT18X(サンアプロ株式会社)あるいは下記式(19)
Figure 2011063799
の如き4級アンモニウム塩;
三フッ化ホウ素、ホウ酸トリフェニルの如きホウ素化合物;塩化亜鉛、塩化第二錫の如き金属ハロゲン化合物、
ジシアンジアミドやアミンとエポキシ樹脂との付加物等のアミン付加型促進剤等の高融点分散型潜在性硬化促進剤;前記イミダゾール類、有機リン化合物や4級フォスフォニウム塩等の硬化促進剤の表面をポリマーで被覆したマイクロカプセル型潜在性硬化促進剤;アミン塩型潜在性硬化剤促進剤;ルイス酸塩、ブレンステッド酸塩等の高温解離型の熱カチオン重合型潜在性硬化促進剤等の潜在性硬化促進剤
等を挙げることができる。
これらの硬化促進剤のうち、イミダゾール類、4級フォスフォニウム塩、ジアザビシクロアルケン、有機金属化合物および4級アンモニウム塩が、無色透明で長時間加熱しても変色し難い硬化物が得られる点で好ましい。
前記硬化促進剤は、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。
本発明に係る光半導体封止用組成物において、硬化促進剤の使用量は、(A)ポリシロキサン100質量部に対して0.005〜6質量部、好ましくは0.01〜5質量部、さらに好ましくは0.05〜4質量部である。硬化促進剤の使用量が0.005質量部未満であると、硬化反応の促進効果が低下する傾向があり、一方6質量部を超えると、得られる硬化物に着色などの不都合を生じるおそれがある。
〔その他の成分〕
本発明の光半導体封止用組成物は、さらにシリカ粒子などの無機粒子や、密着助剤としてエポキシ基含有有機化合物、(A)ポリシロキサン以外のエポキシ基含有ポリシロキサン、あるいはオキセタン化合物、チオール化合物、イソシアヌル環構造を有する化合物、アルコキシシランやその加水分解物または縮合物、酸化防止剤および光安定剤等の老化防止剤などを含んでいてもよい。また、本発明の光半導体封止用組成物は、さらに蛍光体を含有することができ、蛍光体を含有した光半導体封止用組成物の硬化体は、LED封止材として使用することができる。
[無機粒子]
本発明の光半導体封止用組成物が無機粒子としてシリカ粒子を含有すると、硬化膜の強度および硬度の向上の点で好ましい。
無機粒子としてシリカ粒子を配合する場合は、粉体、またはイソプロピルアルコールなどの極性溶媒やトルエンなどの非極性溶媒に分散した溶媒系のゾルもしくはコロイドなどの形態で使用することもできる。溶媒系のゾルもしくはコロイドの場合、配合後に溶媒溜去すればよい。シリカ粒子の分散性を向上させるために表面処理して用いてもよい。
これらのシリカ粒子の1次粒子径は、通常0.0001〜1μm、さらに好ましくは0.001〜0.5μm、特に好ましくは0.002〜0.2μmである。
シリカ粒子溶媒系のゾルもしくはコロイドである場合、その固形分濃度は通常0質量%を超えて50量%以下、好ましくは0.01質量%以上40質量%以下である。
本発明で使用される、表面未処理の粉末状シリカとしては、日本アエロジル社製のOX50、#50、#150、#200、#300、疎水化処理の粉末状シリカとして、日本アエロジル社製のR972、R974、R976、RX50、RX200、RX300、RY50、RY200S、RY300、R106、東ソー社製のSS50A、SS30V、富士シリシア化学社製のサイロホービック100、サイロホービック200等が挙げられる。
また、溶剤分散のコロイダルシリカとしては、日産化学工業社製のイソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤分散コロイダルシリカ、メチルイソブチル等のケトン系溶剤分散コロイダルシリカ、トルエン等の非極性溶剤分散コロイダルシリカ等が挙げられる。シリカ粒子は、上記光半導体封止用組成物の調製時に添加してもよく、光半導体封止用組成物の調製後に添加してもよい。
無機粒子の使用量は、(A)ポリシロキサンおよび(B)エポキシ樹脂用硬化剤の合計100質量部に対して、通常0質量部を超えて80質量部以下、好ましくは0.1質量部以上50質量部以下である。
[密着助剤]
本発明の光半導体封止用組成物は、次に挙げたような物質を密着助剤として含有することもできる。
(エポキシ基含有有機化合物)
分子中にエポキシ基を少なくとも2個含有する分子量100以上1500以下の有機化合物としては、エポキシシクロアルキル基等の脂環式エポキシ基含有化合物またはグリシドキシアルキル基を有する化合物が好ましい。エポキシシクロアルキル基を有する有機化合物が特に好ましい。具体的には、以下のようなものが挙げられる。
Figure 2011063799
((A)ポリシロキサン以外のエポキシ基含有ポリシロキサン)
(A)ポリシロキサン以外のエポキシ基含有ポリシロキサンとしては、上記式(1)で表されるエポキシ基含有アルコキシシランと、下記式(III)
Figure 2011063799
(式(III)中、R5およびR6はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、pは0〜2の整数である。)
で表されるアルコキシシランとの加水分解縮合物や、シラノール基を含有しないエポキシ基含有ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
このような上記式(III)で表されるアルコキシシランとして、具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシランなどのテトラアルコキシシラン類(式(III)においてp=0);
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ペンチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘプチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのトリアルコキシシラン類(式(III)においてp=1);ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジ−i−プロピルジメトキシシラン、ジ−i−プロピルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ペンチルジメトキシシラン、ジ−n−ペンチルジエトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジエトキシシラン、ジ−n−ヘプチルジメトキシシラン、ジ−n−ヘプチルジエトキシシラン、ジ−n−オクチルジメトキシシラン、ジ−n−オクチルジエトキシシラン、ジ−n−シクロヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−シクロヘキシルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどのジアルコキシシラン類(式(III)においてp=2);
が挙げられる。
(オキセタン化合物)
オキセタン化合物としては、下記式(O−1)〜(O−10)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2011063799
Figure 2011063799
(チオール化合物)
チオール化合物としては、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリ−n−プロポキシシラン、3−メルカプトプロピルトリ−i−プロポキシシラン、3−メルカプトプロピルトリ−n−ブトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリ−sec−ブトキシシランなどが挙げられる。
(イソシアヌル環構造を有する化合物)
イソシアヌル環構造を有する化合物としては、イソシアヌル酸トリス(3−トリメトキシシリル−n−プロピル)、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)、イソシアヌル酸トリグリシジル、イソシアヌル酸トリス(2−カルボキシエチル)などが挙げられる。
(アルコキシシランやその加水分解物または縮合物)
アルコキシシランやその加水分解物または縮合物としては上述した式(III)で表されるアルコキシシランやその加水分解物、またはその縮合物が挙げられる。式(III)の縮合物としては、上述に例示したアルコキシシランの単独縮合物や2種以上のアルコキシシランの縮合物として、テトラメトキシシランオリゴマー、テトラエトキシシランオリゴマー、メチルトリメトキシシランオリゴマー、メチルトリメトキシシランとジメチルジメトキシシランの縮合物が挙げられる。アルコキシシランの縮合物を使用する場合は、(A)ポリシロキサンに対する相溶性の点からMwが3000以下であることが好ましい。
これらのシリカ粒子や、エポキシ基含有有機化合物、上記シラノール基エポキシ基含有ポリシロキサン以外のエポキシ基含有ポリシロキサン、あるいはオキセタン化合物、チオール化合物、イソシアヌル環構造を有する化合物、アルコキシシランやその加水分解物または縮合物は、(A)ポリシロキサンの合成時に添加しても良いし、硬化体を形成する際に添加しても良い。(A)ポリシロキサンとの相溶性を良くするために合成時に添加することがより好ましい。
[老化防止剤]
(酸化防止剤)
本発明の組成物は、耐熱性向上の点から、酸化防止剤、好ましくはヒンダードフェノール系酸化防止剤を、(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜5質量部で配合することができる。酸化防止剤としては、下記式(C1)で表される化合物が好ましい。
Figure 2011063799
〔式(C1)中、RC1は炭素数1〜15のm価の炭化水素基であり、水素原子の一部又は全部が置換基で置換されてもよく、炭化水素基の炭素−炭素間に酸素原子、硫黄原子、窒素原子又は−COO−を有していてもよい。RC2は、それぞれ独立して単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。RC3及びRC4はそれぞれ独立して炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。mCは2〜10の整数である。Xはそれぞれ独立して単結合、−O−、−COO−、−CO−、−NH−又はこれらの組み合わせである。〕
このような化合物としては、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N'−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオナミド)、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフォネート、3,3',3'',5,5',5''−ヘキサ−tert−ブチル−a,a',a''−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン,2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール等が挙げられる。
(光安定剤)
本発明の組成物は、耐光性向上の点で、光安定剤、例えばヒンダードアミン系光安定剤を(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して、0.1〜5質量部含むことができる。光安定剤としては下記式(C2)で表される化合物が好ましい。
Figure 2011063799
〔式(C2)中、RC5は、炭素数1〜15のn価の炭化水素基であり、水素原子の一部又は全部が置換基で置換されてもよく、炭化水素基の炭素−炭素間に酸素原子、硫黄原子、窒素原子又は−COO−を有していてもよい。RC6はそれぞれ独立して単結合又は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。RC7〜RC10はそれぞれ独立して炭素数1〜10の1価の炭化水素基である。nCは2から10の整数である。Yはそれぞれ独立して単結合、−O−、−COO−、−CO−、−NH−又はこれらの組み合わせである。〕
このような化合物としては、2,2,4,4−テトラメチル−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ[5.1.11.2]−ヘンエイコサン−21−オン、2,2,4,4−テトラメチル−21−オキソ−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ[5.1.11.2]−ヘンエイコサン−20−プロピオン酸ドデシルエステル、2,2,4,4−テトラメチル−21−オキソ−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ[5.1.11.2]−ヘンエイコサン−20−プロピオン酸テトラデシルエステル、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピヘリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール等が例示される。
<発光素子>
本発明に係る発光素子は、前記光半導体封止用組成物を用いて光半導体を封止することにより得られる。前記組成物を用いて光半導体を封止する際、前記組成物は公知の方法により硬化させることができる。たとえば、本組成物を塗布した後、100〜180℃で3〜13時間加熱することによって硬化させ、硬化体を形成させることができる。硬化は段階的に昇温を行う過程(ステップキュア)で行ってもよい。発光素子としては、LED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)およびLD(Laser Diode)等が挙げられる。
図1および図2はLEDの模式図である。図1および図2において、光半導体である発光素子部50は封止材51で封止されている。図1においては、発光素子部50は蛍光体54を分散させた封止材51で封止されている。発光素子部50は、図2のようにバインダー53と蛍光体54とを含有する蛍光部52を有する場合もある。図1および図2に示したLEDにおける封止材51を、本発明に係る光半導体封止用組成物で形成することができる。
また、上記光半導体封止用組成物でLED素子等の発光素子を封止し、硬化させることにより発光装置を得ることができる。LED素子としては、青色LED素子、紫外LED素子等を用いることができる。さらに、硬化体中に蛍光体を含有させ、LED素子から発せられた光を変換することもできる。
(実施例)
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例および比較例中の「部」および「%」は、特記しない限り、「質量部」および「質量%」を示す。
実施例および比較例における各種測定は、下記の方法により行った。
(1)重量平均分子量
得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により下記条件で測定し、ポリスチレン換算値として求めた。
装置:HLC−8120C(東ソー社製)
カラム:TSK−gel MultiporeHXL−M(東ソー社製)
溶離液:THF、流量0.5mL/min、負荷量5.0%、100μL
(2)エポキシ当量
JIS C2105に準拠し、得られたポリシロキサンのエポキシ当量を測定した。
(3)フェニル基の含有量
得られた組成物中の前記(A)ポリシロキサンに対するフェニル基の含有量(質量%)を下記の方法に従って測定した。
重ジメチルスルホキシド100質量部中に組成物を10質量部、内部標準試薬としてトリクロロエチレン10質量部を加えて溶液を調製し、この溶液を用いて1H−NMR測定を行った。
6.2ppmから6.6ppm付近に観測されるトリクロロエチレン由来のピークと6.8ppmから8.0ppmの間に観測される組成物中のフェニル基由来のピーク強度比から組成物中の前記(A)ポリシロキサンに対するフェニル基の含有量を求めた。
(4)耐熱性
得られた組成物を乾燥膜厚が1mmになるように石英ガラス上に塗布した後、100℃で1時間乾燥硬化させ、次いで150℃で5時間乾燥硬化させて硬化体を作製した。この硬化体を150℃で500時間保管し、保管後の硬化体の外観を目視で観察し、下記基準で耐熱性を評価した。
(色変化)
A:変化なし
B:わずかに変色
C:黄色化した
(5)耐光性
得られた組成物を乾燥膜厚が1mmになるように石英ガラス上に塗布した後、100℃で1時間乾燥硬化させ、次いで150℃で5時間乾燥硬化させて硬化体を作製した。この硬化体に波長350nm以下の光をカットしたスポットUV照射装置(ウシオ電機社製:SP−VII)を使用して照度5000mW/cm2の紫外線を500時間照射した。紫外線照射後の硬化体の外観を目視で観察し、下記基準で耐光性を評価した。
A:変化なし
B:黄変した
C:黒く焼け焦げた
(6)吸湿およびリフロー時の剥離耐性およびクラック耐性
得られた組成物をLEDパッケージ(表面実装型、トップビュータイプ)中に注入し、100℃で1時間乾燥硬化させ、次いで150℃で5時間乾燥硬化させて硬化体サンプルを作製した。得られたサンプルを恒温恒湿槽(エスペック製PL−3KP)中で85℃85%RH下で5時間および8時間保管した後、卓上はんだリフロー装置(千住金属工業株式会社製STR−2010)を用いてMAX260℃10秒のリフロー工程を2回行った。光学顕微鏡でリフロー処理後のパッケージ内の硬化体とパッケージ樹脂との間の剥離を観察した。各サンプルに対し10個ずつ同様の観察を行い、剥離耐性およびクラック耐性を下記基準で評価した。
(剥離耐性)
AA:8時間保管後でも剥離発生なし
A:5時間保管後では剥離発生なし、8時間保管後では剥離発生あり
B:5時間保管後で10個中剥離発生1〜2個
C:5時間保管後で10個中剥離発生3個以上
(7)冷熱衝撃耐性
得られた組成物を表面実装型(トップビュー)パッケージ中に塗布を行い、100℃で1時間、続いて150℃で3時間加熱することで評価用サンプルの作成を行った。
冷熱衝撃試験装置(ESPEC社製 TOM17)を使用して、上記評価用サンプルに対して、1℃/minの速度で−40℃から100℃の昇温、100℃から−40℃までの冷却を1サイクルとする冷熱衝撃試験を1000サイクル実施した。試験終了後、光学顕微鏡を用いて、パッケージと樹脂との間の剥離および樹脂内部におけるクラックを目視により観察した。1つのサンプルにつき10回同様の観察を行い、下記の基準に従い冷熱衝撃耐性を評価した。
(7−1)(剥離)
A:剥離なし
B:パッケージと樹脂との間で10個中1個から4個に剥離が生じた
C:パッケージと樹脂との間で10個中5個以上に剥離が生じた
(7−2)(クラック)
A:クラック発生なし
B:樹脂内部で10個中1個から4個にクラックが発生した
C:樹脂内部で10個中5個以上にクラックが発生した
(8)電極黒色化抑制能
得られた組成物を表面実装型(トップビュー)パッケージ中に塗布を行い、100℃で1時間、続いて150℃で3時間加熱することで評価用サンプルの作成を行った。
上記評価用サンプルを耐圧容器内に静置した後、容器内に10体積%となるように硫化水素ガスを送り込んだ後、80℃で24時間硫化水素曝露試験を行った。試験終了後、光学顕微鏡を用いて、パッケージ中の銀電極の変色具合について目視による確認を行い、下記の基準に従い電極黒色化抑制能を評価した。
(電極変色抑制能)
A:電極変色なし
B:電極部分が軽度に黄色変化
C:電極部分が激しく黒色変化
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとして2−(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8部、フェニル基含有アルコキシシランとしてフェニルトリメトキシシラン13部、触媒としてジアザビシクロウンデセン3部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.4であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は33/67であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン94部、メタノール33部、水33部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液38部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=1900のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(1)(以下、「ポリシロキサン(1)」という)を得た。このポリシロキサン(1)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、1100であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表1に示す。
またポリシロキサン(1)に酸無水物MH−700G(ヘキサヒドロ無水フタル酸およびメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の混合物、新日本理科株式会社製)を酸無水物当量/エポキシ当量の比が0.7となるように加えて、充分攪拌を行い、熱硬化性組成物1を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表1に示す。
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとして2−(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5部、フェニル基含有アルコキシシランとしてジフェニルジメトキシシラン16部、触媒としてジアザビシクロウンデセン3部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.0であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は24/76であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン107部、メタノール33部、水33部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液38部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=2200のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(2)(以下、「ポリシロキサン(2)」という)を得た。このポリシロキサン(2)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、1700であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表1に示す。
また実施例1と同様の操作を行うことで熱硬化性組成物2を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表1に示す。
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとして2−(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14部、フェニル基含有アルコキシシランとしてフェニルトリメトキシシラン8部、触媒としてジアザビシクロウンデセン4部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.4であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は58/42であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン98部、メタノール34部、水34部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液39部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=1700のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(3)(以下、「ポリシロキサン(3)」という)を得た。このポリシロキサン(3)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、600であった。(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.4であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は58/42であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表1に示す。
また実施例1と同様の操作を行うことで熱硬化性組成物3を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表1に示す。
実施例1で得た熱硬化性組成物1 100質量部に対して粉体シリカ粒子(RX300、日本AEROSIL株式会社製)を10質量部分散し、熱硬化性組成物4を調製した。この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表1に示す。
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとしてγ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン9部、フェニル基含有アルコキシシランとしてフェニルトリメトキシシラン12部、触媒としてジアザビシクロウンデセン4部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.4であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は58/42であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン98部、メタノール34部、水34部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液39部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=2400のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(4)(以下、「ポリシロキサン(4)」という)を得た。このポリシロキサン(4)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、900であった。(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.4であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は58/42であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表1に示す。
また実施例1と同様の操作を行うことで熱硬化性組成物5を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表1に示す。
撹拌機を備える反応器に、ノルボルネン骨格を有する酸無水物(和光純薬工業(株)製、商品名:5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物)21.2部と、水素−珪素結合を末端に有するポリジメチルシロキサン(Gelest社製、製品名:DMS−H11)78.8部と、トルエン200部とを加え、撹拌した。この溶液に、白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の0.3%イソプロピルアルコール溶液を0.71部加え、65℃で96hr付加反応を行った。1H−NMRにて酸無水物中の二重結合炭素に結合している水素原子の消費を確認後、溶媒を留去して、酸無水物構造を有するシロキサン化合物(以下「シロキサン変性酸無水物(1)」ともいう。)を得た(重量平均分子量=1400)。
また実施例1で得られたポリシロキサン(1)に上記で得られたシロキサン変性酸無水物(1)を酸無水物当量/エポキシ当量の比が0.7となるように加えて、充分攪拌を行い、熱硬化性組成物6を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表1に示す。
[比較例1]
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとして2−(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2部、フェニル基含有アルコキシシランとしてジフェニルジメトキシシラン19部、触媒としてジアザビシクロウンデセン4部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.0であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は10/90であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン98部、メタノール33部、水33部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液39部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=1800のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(7)(以下、「ポリシロキサン(7)」という)を得た。このポリシロキサン(7)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、4100であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表2に示す。
また実施例1と同様の操作を行うことで熱硬化性組成物7を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表2に示す。
[比較例2]
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとして2−(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17部、フェニル基含有アルコキシシランとしてフェニルトリメトキシシラン6部、触媒としてジアザビシクロウンデセン4部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.5であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は29/71であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン99部、メタノール34部、水34部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液39部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=2000のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(8)(以下、「ポリシロキサン(8)」という)を得た。このポリシロキサン(8)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、530であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表2に示す。
また実施例1と同様の操作を行うことで熱硬化性組成物8を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表2に示す。
[比較例3]
市販LED用メチルシリコーン封止材(「KER−2600」、信越シリコーン株式会社製、ヒドロシリル付加硬化型メチルシリコーン)を使用し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
[比較例4]
市販LED用フェニルシリコーン封止材(「KER−6100」、信越シリコーン株式会社製、ヒドロシリル付加硬化型フェニルシリコーン)を使用し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
[比較例5]
Mw=700のヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン(モメンティブ株式会社製、商品名:XC96−723)20部、エポキシ基含有アルコキシシランとして2−(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1部、フェニル基含有アルコキシシランとしてジフェニルジメトキシシラン19部、触媒としてジアザビシクロウンデセン4部を混合し、25℃で8時間反応させた。この反応においては、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)は1/3.0であり、(化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)は10/90であった。
この反応生成物にメチルイソブチルケトン98部、メタノール33部、水33部を添加し、25℃で1時間加水分解反応を行った後、6%シュウ酸水溶液39部を加えて室温で1時間中和反応を行った。その後、水層を分離し、有機相を水34部で洗浄した。この水洗操作を3回行った後、溶媒を留去してMw=20000のエポキシ基およびフェニル基含有ポリシロキサン(9)(以下、「ポリシロキサン(9)」という)を得た。このポリシロキサン(9)のエポキシ当量を上記方法により評価したところ、11000であった。重量平均分子量およびエポキシ当量の結果を表2に示す。
また実施例1と同様の操作を行うことで熱硬化性組成物9を調製し、この組成物に対して上記耐熱性等の評価を実施した。結果を表2に示す。
Figure 2011063799
Figure 2011063799
50発光素子部
51封止材
52蛍光部
53バインダー
54蛍光体

Claims (10)

  1. (A)置換基を有してもよいフェニル基およびエポキシ基を含有するポリシロキサン、
    および
    (B)エポキシ樹脂用硬化剤
    を含み、前記置換基を有してもよいフェニル基の含有量が前記(A)ポリシロキサンに対して8〜30質量%であることを特徴とする光半導体封止用組成物。
  2. 前記(A)ポリシロキサンのエポキシ当量が100〜10000g/eq.であることを特徴とする請求項1に記載の光半導体封止用組成物。
  3. 前記(A)ポリシロキサンが下記式(1)で表される構成単位、下記式(2)で表される構成単位および下記式(3)で表される構成単位を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光半導体封止用組成物。
    Figure 2011063799
    〔式(1)〜(3)中、
    1はそれぞれ独立に炭素数1〜3の非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、
    2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数1〜3の非置換もしくは置換の1価の炭化水素基を示し、
    Eはエポキシ基を有する炭素数3〜20の1価の有機基を示し、
    Pは置換基を有していてもよいフェニル基を有する炭素数6〜20の1価の有機基を示す。
    aは1または2、bは1または2、cは0または1であり、かつa+b+cは2または3である。〕
  4. 前記(A)ポリシロキサンが下記一般式(4)〜(7)で表される基の少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光半導体封止用組成物。
    Figure 2011063799
    〔一般式(4)中、R5はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
    Figure 2011063799
    〔一般式(5)中、R6はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
    Figure 2011063799
    〔一般式(6)中、R7はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
    Figure 2011063799
    〔一般式(7)中、R8はメチレン基または2価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基または炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。〕
  5. 前記(A)ポリシロキサンが、
    末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサン(a1)と、
    下記式(8)で表される化合物(a2)および下記式(9)で表される化合物(a3)とを反応させ、次いでその反応生成物を加水分解することにより得られるポリシロキサンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光半導体封止用組成物。
    Figure 2011063799
    〔式(8)中、REはエポキシ基を含有する有機基、R1およびR3はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、mは1または2、nは2または3、かつm+n≦4である。〕
    Figure 2011063799
    〔式(9)中、RPは置換基を有してもよいフェニル基を含有する有機基、R1およびR3はそれぞれ独立に非置換または置換の1価の炭化水素基を示し、lは1または2、kは2または3、かつl+k≦4である。〕
  6. 前記(A)ポリシロキサンが、
    ポリジメチルシロキサン(a1)、前記化合物(a2)および前記化合物(a3)を、(ポリジメチルシロキサン(a1)のモル数)/(化合物(a2)と化合物(a3)とのモル数の合計)が1/0.6〜1/10である範囲で反応させることにより得られるポリシロキサンであることを特徴とする請求項5に記載の光半導体封止用組成物。
  7. 前記(A)ポリシロキサンが、
    前記化合物(a2)および前記化合物(a3)を、
    (化合物(a2)のモル数)/(化合物(a3)のモル数)が90/10〜10/90である範囲で反応させることにより得られるポリシロキサンであることを特徴とする請求項5または6に記載の光半導体封止用組成物。
  8. 前記(B)エポキシ樹脂用硬化剤として酸無水物を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光半導体封止用組成物。
  9. シリカ粒子をさらに含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光半導体封止用組成物。
  10. 請求項9に記載の光半導体封止用組成物を用いて光半導体を封止した発光素子。
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