JP2011162741A - シリコーン樹脂組成物、およびこれを用いる光半導体封止体 - Google Patents
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Abstract
【課題】透明性に優れるシリコーン樹脂組成物、およびこれを用いる光半導体封止体。
【解決手段】１分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有するシリコーン樹脂組成物、およびＬＥＤチップが当該シリコーン樹脂組成物で封止されている光半導体封止体。
【選択図】図１
【解決手段】１分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有するシリコーン樹脂組成物、およびＬＥＤチップが当該シリコーン樹脂組成物で封止されている光半導体封止体。
【選択図】図１
Description
本発明は、シリコーン樹脂組成物、およびこれを用いる光半導体封止体に関する。
従来、充填剤を含んだシリコーン樹脂組成物が提案されているが（例えば、特許文献１）、充填剤を含んだシリコーン樹脂組成物は白濁するため透明性が必要とされる用途には不適当であった。
そこで、本発明は、透明性に優れるシリコーン樹脂組成物および光半導体封止体を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、１分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有するシリコーン樹脂組成物が透明性に優れ、ＬＥＤチップが当該シリコーン樹脂組成物で封止されている光半導体封止体が透明性に優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記１〜５を提供する。
１． １分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有するシリコーン樹脂組成物。
２． 前記疎水性シリカの量が、前記シリコーン樹脂および前記疎水性シリカの合計量中の１０〜９０質量％である上記１に記載のシリコーン樹脂組成物。
３． 前記反応基が、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ハイドロジェンシリル基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１または２に記載のシリコーン樹脂組成物。
４． 前記シリコーン樹脂が、下記平均単位式：
(Ｒ1ＳiＯ3/2)a(Ｒ2 2ＳiＯ2/2)b(Ｒ3 3ＳiＯ1/2)c(ＳiＯ4/2)d(ＸＯ1/2)e
｛式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は同じかもしくは相異なる、アルキル基、アリール基、前記反応基であり、Ｘは水素原子もしくはアルキル基であり、ａは正数であり、ｂは０もしくは正数であり、ｃは０もしくは正数であり、ｄは０もしくは正数であり、ｅは０もしくは正数であり、かつｂ／ａは０〜１０の数であり、ｃ／ａは０〜０.５の数であり、ｄ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.３の数であり、ｅ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.８の数である。｝
で示されるシリコーンレジン、
または（メタ）アクリロイル基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下で（メタ）アクリロイル基が両末端、片末端、側鎖、もしくは側鎖および両末端に結合されたポリジメチルシロキサンである上記１〜３のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
５． ＬＥＤチップが上記１〜４のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物で封止されている光半導体封止体。
１． １分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有するシリコーン樹脂組成物。
２． 前記疎水性シリカの量が、前記シリコーン樹脂および前記疎水性シリカの合計量中の１０〜９０質量％である上記１に記載のシリコーン樹脂組成物。
３． 前記反応基が、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ハイドロジェンシリル基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記１または２に記載のシリコーン樹脂組成物。
４． 前記シリコーン樹脂が、下記平均単位式：
(Ｒ1ＳiＯ3/2)a(Ｒ2 2ＳiＯ2/2)b(Ｒ3 3ＳiＯ1/2)c(ＳiＯ4/2)d(ＸＯ1/2)e
｛式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は同じかもしくは相異なる、アルキル基、アリール基、前記反応基であり、Ｘは水素原子もしくはアルキル基であり、ａは正数であり、ｂは０もしくは正数であり、ｃは０もしくは正数であり、ｄは０もしくは正数であり、ｅは０もしくは正数であり、かつｂ／ａは０〜１０の数であり、ｃ／ａは０〜０.５の数であり、ｄ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.３の数であり、ｅ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.８の数である。｝
で示されるシリコーンレジン、
または（メタ）アクリロイル基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下で（メタ）アクリロイル基が両末端、片末端、側鎖、もしくは側鎖および両末端に結合されたポリジメチルシロキサンである上記１〜３のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
５． ＬＥＤチップが上記１〜４のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物で封止されている光半導体封止体。
本発明のシリコーン樹脂組成物および本発明の光半導体封止体は透明性に優れる。
本発明について以下詳細に説明する。まず本発明のシリコーン樹脂組成物について以下に説明する。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、１分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有する組成物である。本発明のシリコーン樹脂組成物を以下「本発明の組成物」という。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、１分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有する組成物である。本発明のシリコーン樹脂組成物を以下「本発明の組成物」という。
シリコーン樹脂について以下に説明する。本発明の組成物に含有されるシリコーン樹脂は、１分子中に１つ以上の反応基を有し、屈折率が１．４２〜１．５1であり、主鎖がシロキサン骨格を有する。
シリコーン樹脂の屈折率は、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、分散性に優れるという観点から、１．４３〜１．４８であるのが好ましい。本発明において屈折率は、株式会社アタゴ多波長アッベ屈折計ＤＲ−Ｍ２／１５５０をもちいて測定した。
シリコーン樹脂が有する反応基は特に制限されない。
なかでも、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性、硬化性に優れるという観点から、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ハイドロジェンシリル基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。
また、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱着色安定性、耐熱性、耐光性に優れるという観点から、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、およびハイドロジェンシリル基からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。
なかでも、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性、硬化性に優れるという観点から、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ハイドロジェンシリル基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。
また、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱着色安定性、耐熱性、耐光性に優れるという観点から、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、およびハイドロジェンシリル基からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。
シラノール基はケイ素原子に１個以上のヒドロキシ基が結合するものであれば特に制限されない。例えば、ジメチルシラノール基のようなジアルキルシラノール基が挙げられる。
アルコキシシリル基はケイ素原子に１個以上のアルコキシ基が結合するものであれば特に制限されない。例えば、トリメトキシシリル基のようなトリアルコキシ基；メチルジメトキシシリル基、エチルジメトキシシリル基のようなジアルコキシ基；ジメチルメトキシシリル基、ジエチルメトキシシリル基のようなモノアルコキシ基が挙げられる。
ハイドロジェンシリル基はケイ素原子に１個以上の水素原子が結合するものであれば特に制限されない。例えば、ハイドロジェンアルキルシリル基が挙げられる。
アルコキシシリル基はケイ素原子に１個以上のアルコキシ基が結合するものであれば特に制限されない。例えば、トリメトキシシリル基のようなトリアルコキシ基；メチルジメトキシシリル基、エチルジメトキシシリル基のようなジアルコキシ基；ジメチルメトキシシリル基、ジエチルメトキシシリル基のようなモノアルコキシ基が挙げられる。
ハイドロジェンシリル基はケイ素原子に１個以上の水素原子が結合するものであれば特に制限されない。例えば、ハイドロジェンアルキルシリル基が挙げられる。
反応基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子および／または炭化水素基を介して主鎖と結合することができる。炭化水素基としては例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。
(メタ)アクリロイル基は、(メタ)アクリロイルオキシ基であってもよい。
(メタ)アクリロイル基は、(メタ)アクリロイルオキシ基であってもよい。
反応基の数はシリコーン樹脂１分子中、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性、耐クラック性に優れるという観点から、２〜６個であるのが好ましい。
反応基はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。
反応基はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。
シリコーン樹脂の主鎖はポリシロキサン骨格を有するものであれば特に制限されない。シリコーン樹脂の主鎖は例えばアルキル基、アリール基を有することができる。シリコーン樹脂の主鎖としては例えばポリジメチルシロキサン（ジメチルシリコーン）が挙げられる。
シリコーン樹脂は反応基をシリコーン樹脂の両末端、片末端、側鎖、およびこれらの組み合わせで有することができる。
シリコーン樹脂は反応基をシリコーン樹脂の両末端、片末端、側鎖、およびこれらの組み合わせで有することができる。
シリコーン樹脂は、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性、耐光性に優れるという観点から、
下記平均単位式：(Ｒ1ＳiＯ3/2)a(Ｒ2 2ＳiＯ2/2)b(Ｒ3 3ＳiＯ1/2)c(ＳiＯ4/2)d(ＸＯ1/2)e
｛式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は同じかもしくは相異なる、アルキル基、アリール基、前記反応基であり、Ｘは水素原子もしくはアルキル基であり、ａは正数であり、ｂは０もしくは正数であり、ｃは０もしくは正数であり、ｄは０もしくは正数であり、ｅは０もしくは正数であり、かつｂ／ａは０〜１０の数であり、ｃ／ａは０〜０.５の数であり、ｄ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.３の数であり、ｅ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.８の数である。｝で示されるシリコーンレジンが好ましい。
下記平均単位式：(Ｒ1ＳiＯ3/2)a(Ｒ2 2ＳiＯ2/2)b(Ｒ3 3ＳiＯ1/2)c(ＳiＯ4/2)d(ＸＯ1/2)e
｛式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は同じかもしくは相異なる、アルキル基、アリール基、前記反応基であり、Ｘは水素原子もしくはアルキル基であり、ａは正数であり、ｂは０もしくは正数であり、ｃは０もしくは正数であり、ｄは０もしくは正数であり、ｅは０もしくは正数であり、かつｂ／ａは０〜１０の数であり、ｃ／ａは０〜０.５の数であり、ｄ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.３の数であり、ｅ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.８の数である。｝で示されるシリコーンレジンが好ましい。
上記平均単位式で示されるシリコーンレジンにおいて、アルキル基としては例えばメチル基、エチル基が挙げられる。アリール基としては例えばフェニル基が挙げられる。反応基は上記と同義である。
シリコーン樹脂としては例えば、反応基が両末端、片末端、側鎖およびこれらの組み合わせで主鎖に結合し、主鎖がポリジメチルシロキサンであるものが挙げられる。
シリコーン樹脂は透明性に優れるという観点から、その反応基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下であるのが好ましい。
なかでも、透明性に優れるという観点から、（メタ）アクリロイル基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下で（メタ）アクリロイル基が両末端、片末端、側鎖、もしくは側鎖および両末端に結合されたポリジメチルシロキサンが好ましい。
なお本発明において「（メタ）アクリロイル基」は、アクリロイル基およびメタクリロイル基のうちの一方または両方であることを意味する。
シリコーン樹脂は透明性に優れるという観点から、その反応基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下であるのが好ましい。
なかでも、透明性に優れるという観点から、（メタ）アクリロイル基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下で（メタ）アクリロイル基が両末端、片末端、側鎖、もしくは側鎖および両末端に結合されたポリジメチルシロキサンが好ましい。
なお本発明において「（メタ）アクリロイル基」は、アクリロイル基およびメタクリロイル基のうちの一方または両方であることを意味する。
シリコーン樹脂としての、（メタ）アクリロイル基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下で（メタ）アクリロイル基が両末端、片末端、側鎖、もしくは側鎖および両末端に結合されたポリジメチルシロキサンにおいて、（メタ）アクリロイル基当量は、透明性により優れるという観点から、１９０〜４５０ｇ／ｍｏｌであるのが好ましい。
シリコーン樹脂の数平均分子量は、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性に優れるという観点から、１０００〜１０００００であるのが好ましい。なお、本発明において数平均分子量は、クロロホルムを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーによってポリスチレン換算で表わされるものとする。
シリコーン樹脂はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。シリコーン樹脂はその製造について特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
シリコーン樹脂はそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。シリコーン樹脂はその製造について特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
疎水性シリカについて以下に説明する。本発明の組成物に含有される疎水性シリカは、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカである。
本発明の組成物は疎水性シリカを含有することによって透明性、耐熱性に優れチクソ性を付与することができる。また、疎水性シリカを本発明の組成物に充填して硬化収縮を抑制することができる。
本発明の組成物は疎水性シリカを多量に含有することができる。疎水性シリカを本発明の組成物に多量に充填する場合、硬化収縮を特に抑制することができ、透明性が維持され、組成物を混合することが可能で作業性に優れる。
本発明の組成物は疎水性シリカを含有することによって透明性、耐熱性に優れチクソ性を付与することができる。また、疎水性シリカを本発明の組成物に充填して硬化収縮を抑制することができる。
本発明の組成物は疎水性シリカを多量に含有することができる。疎水性シリカを本発明の組成物に多量に充填する場合、硬化収縮を特に抑制することができ、透明性が維持され、組成物を混合することが可能で作業性に優れる。
疎水性シリカの平均粒径は、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性、耐光性に優れるという観点から、２００〜１ｎｍであるのが好ましく、５０〜２０ｎｍであるのがより好ましい。
疎水性シリカは球状であればよい。本発明においてアモルファスまたは不定形なシリカ（例えば、ヒュームドシリカ）は疎水性シリカから除かれる。
疎水性シリカはシリコーン樹脂中において疎水性シリカの１粒子が独立して分散するのが好ましい態様の１つとして挙げられる。また、疎水性シリカは表面が疎水処理されたシリカ球状微粒子であるのが好ましい態様の１つとして挙げられる。
疎水性シリカはその製造について特に制限されない。例えば、ゾルゲル法が挙げられる。疎水性シリカはそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。
疎水性シリカはシリコーン樹脂中において疎水性シリカの１粒子が独立して分散するのが好ましい態様の１つとして挙げられる。また、疎水性シリカは表面が疎水処理されたシリカ球状微粒子であるのが好ましい態様の１つとして挙げられる。
疎水性シリカはその製造について特に制限されない。例えば、ゾルゲル法が挙げられる。疎水性シリカはそれぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。
疎水性シリカの量は、透明性により優れ、硬化収縮を抑制し、耐熱性、作業性に優れるという観点から、シリコーン樹脂および疎水性シリカの合計量中の１０〜９０質量％であるのが好ましく、１０〜５０質量％であるのがより好ましい。
本発明の組成物は、本発明の目的や効果を損なわない範囲で必要に応じてさらに添加剤を含有することができる。
添加剤としては、例えば、疎水性シリカ以外の充填剤、ラジカル開始剤、触媒（例えばジブチルスズラウレートのような錫触媒）、硬化剤、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、熱光安定剤、分散剤、帯電防止剤、重合禁止剤、消泡剤、硬化促進剤、溶剤、無機蛍光体、老化防止剤、ラジカル禁止剤、接着性改良剤、難燃剤、界面活性剤、保存安定性改良剤、オゾン老化防止剤、増粘剤、可塑剤、放射線遮断剤、核剤、カップリング剤、導電性付与剤、リン系過酸化物分解剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤が挙げられる。各種添加剤は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
添加剤としては、例えば、疎水性シリカ以外の充填剤、ラジカル開始剤、触媒（例えばジブチルスズラウレートのような錫触媒）、硬化剤、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、熱光安定剤、分散剤、帯電防止剤、重合禁止剤、消泡剤、硬化促進剤、溶剤、無機蛍光体、老化防止剤、ラジカル禁止剤、接着性改良剤、難燃剤、界面活性剤、保存安定性改良剤、オゾン老化防止剤、増粘剤、可塑剤、放射線遮断剤、核剤、カップリング剤、導電性付与剤、リン系過酸化物分解剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤が挙げられる。各種添加剤は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
本発明の組成物は、その製造について特に制限されない。例えば、シリコーン樹脂と、疎水性シリカと、必要に応じて使用することができる添加剤とを混合することによって製造することができる。
本発明の組成物は例えば加熱、光によって硬化することができる。
加熱温度は、透明性により優れ、耐熱性、耐光性に優れ、硬化収縮を抑制するという観点から、８０℃〜１５０℃付近で硬化させるのが好ましく、１５０℃付近がより好ましい。
本発明の組成物を硬化させる際に使用される光は特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
加熱温度は、透明性により優れ、耐熱性、耐光性に優れ、硬化収縮を抑制するという観点から、８０℃〜１５０℃付近で硬化させるのが好ましく、１５０℃付近がより好ましい。
本発明の組成物を硬化させる際に使用される光は特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
本発明の組成物を硬化させることによって得られる硬化物は、透明性、耐熱性に優れ、硬化収縮しにくい。
本発明において透明性は以下のとおり評価された。
本発明の組成物を加熱して硬化させる場合、本発明の組成物を１５０℃の条件下で加熱した。
本発明の組成物を光照射で硬化させる場合、本発明の組成物に光照射装置（商品名：ＧＳ ＵＶＳＹＳＴＥＭ ＴＹＰＥ Ｓ２５０―０１、ジーエス・ユアサ ライティング社製。光源としてメタルハイドロランプを使用し、積算光量１，８００ｍＪ／ｃｍ2で照射した。）で波長２５０〜３８０ｎｍの紫外線を光量１２０ｍＷ／ｃｍで４０秒間照射し、積算光量１８００ｍＪ／ｃｍ2として、硬化物を得た（組成物を光照射で硬化させる場合は以下同様。）。
得られた硬化物（硬化物の厚さ：２ｍｍ）について、ＪＩＳ Ｋ０１１５：２００４に準じ紫外・可視吸収スペクトル測定装置（島津製作所社製、以下同様。）を用いて波長４００ｎｍにおいて硬化物の透過率を測定する。透過率が、７０％以上であるのが好ましく、８５％以上であるのがより好ましい。
本発明の組成物を加熱して硬化させる場合、本発明の組成物を１５０℃の条件下で加熱した。
本発明の組成物を光照射で硬化させる場合、本発明の組成物に光照射装置（商品名：ＧＳ ＵＶＳＹＳＴＥＭ ＴＹＰＥ Ｓ２５０―０１、ジーエス・ユアサ ライティング社製。光源としてメタルハイドロランプを使用し、積算光量１，８００ｍＪ／ｃｍ2で照射した。）で波長２５０〜３８０ｎｍの紫外線を光量１２０ｍＷ／ｃｍで４０秒間照射し、積算光量１８００ｍＪ／ｃｍ2として、硬化物を得た（組成物を光照射で硬化させる場合は以下同様。）。
得られた硬化物（硬化物の厚さ：２ｍｍ）について、ＪＩＳ Ｋ０１１５：２００４に準じ紫外・可視吸収スペクトル測定装置（島津製作所社製、以下同様。）を用いて波長４００ｎｍにおいて硬化物の透過率を測定する。透過率が、７０％以上であるのが好ましく、８５％以上であるのがより好ましい。
本発明の組成物の硬化収縮は以下のとおり評価された。
本発明の組成物を加熱して硬化させる場合、本発明の組成物２ｇを容器に入れこれを１５０℃の条件下で２４時間加熱し、硬化物を得た。
本発明の組成物を光照射で硬化させる場合、本発明の組成物２ｇを容器に入れこれを上記と同様にして硬化させ、硬化物を得た。
＜収縮率の測定＞
比重の測定には島津製作所社製マイクロメリティックスアキュピック１３３０を用いて、硬化前における組成物の比重、ならびに硬化後における硬化物の比重および重さを測定し、［（硬化前体積−硬化後体積）／硬化前体積］×１００により体積収縮率を求めた。
体積収縮率は硬化物にクラックやハガレが発生しにくいという観点から、１０％以下が好ましく５％以下がより好ましい。体積収縮率が１０％より大きい場合クラックやハガレが発生するおそれがある。
本発明の組成物を加熱して硬化させる場合、本発明の組成物２ｇを容器に入れこれを１５０℃の条件下で２４時間加熱し、硬化物を得た。
本発明の組成物を光照射で硬化させる場合、本発明の組成物２ｇを容器に入れこれを上記と同様にして硬化させ、硬化物を得た。
＜収縮率の測定＞
比重の測定には島津製作所社製マイクロメリティックスアキュピック１３３０を用いて、硬化前における組成物の比重、ならびに硬化後における硬化物の比重および重さを測定し、［（硬化前体積−硬化後体積）／硬化前体積］×１００により体積収縮率を求めた。
体積収縮率は硬化物にクラックやハガレが発生しにくいという観点から、１０％以下が好ましく５％以下がより好ましい。体積収縮率が１０％より大きい場合クラックやハガレが発生するおそれがある。
本発明の組成物の用途としては、例えば、光半導体封止用材料、ディスプレイ材料、光記録媒体材料、光学機器材料、光部品材料、光ファイバー材料、光・電子機能有機材料、半導体集積回路周辺材料が挙げられる。
本発明の組成物を適用することができる光半導体は特に制限されない。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機電界発光素子（有機ＥＬ）、レーザーダイオード、ＬＥＤアレイが挙げられる。
本発明の組成物の使用方法としては、例えば、被着体に本発明の組成物を付与し、本発明の組成物を硬化させる方法が挙げられる。
本発明の組成物を適用することができる光半導体は特に制限されない。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機電界発光素子（有機ＥＬ）、レーザーダイオード、ＬＥＤアレイが挙げられる。
本発明の組成物の使用方法としては、例えば、被着体に本発明の組成物を付与し、本発明の組成物を硬化させる方法が挙げられる。
次に本発明の光半導体封止体について以下に説明する。
本発明の光半導体封止体は、ＬＥＤチップが本発明のシリコーン樹脂組成物で封止されているものである。
本発明の光半導体封止体は、ＬＥＤチップが本発明のシリコーン樹脂組成物で封止されているものである。
本発明の光半導体封止体に使用される組成物は本発明の組成物であれば特に制限されない。本発明の光半導体封止体において組成物として本発明の組成物を使用することによって、本発明の光半導体封止体は透明性、耐熱性に優れ硬化収縮を抑制することができる。
本発明の光半導体封止体に使用されるＬＥＤチップは、発光素子として発光ダイオードを有する電子回路であれば特に制限されない。
本発明の光半導体封止体に使用されるＬＥＤチップはその発光色について特に制限されない。例えば、白色、青色、赤色、緑色が挙げられる。本発明の光半導体封止体は、ＬＥＤチップからの硬化時に硬化収縮を抑制することができ、クラック、ハクリを抑制、さらに耐熱性、耐光性に優れる）という観点から、白色ＬＥＤに対して適用することができる。
白色ＬＥＤは特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
ＬＥＤチップの大きさ、形状は特に制限されない。また、ＬＥＤチップの種類は、特に制限されず、例えば、ハイパワーＬＥＤ、高輝度ＬＥＤ、汎用輝度ＬＥＤが挙げられる。
本発明の光半導体封止体は、１個の光半導体封止体の内部にＬＥＤチップを少なくとも１個以上有するものであり、２個以上のＬＥＤチップを有することができる。
本発明の光半導体封止体に使用されるＬＥＤチップはその発光色について特に制限されない。例えば、白色、青色、赤色、緑色が挙げられる。本発明の光半導体封止体は、ＬＥＤチップからの硬化時に硬化収縮を抑制することができ、クラック、ハクリを抑制、さらに耐熱性、耐光性に優れる）という観点から、白色ＬＥＤに対して適用することができる。
白色ＬＥＤは特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
ＬＥＤチップの大きさ、形状は特に制限されない。また、ＬＥＤチップの種類は、特に制限されず、例えば、ハイパワーＬＥＤ、高輝度ＬＥＤ、汎用輝度ＬＥＤが挙げられる。
本発明の光半導体封止体は、１個の光半導体封止体の内部にＬＥＤチップを少なくとも１個以上有するものであり、２個以上のＬＥＤチップを有することができる。
本発明の光半導体封止体の製造方法としては、例えば、ＬＥＤチップに本発明の組成物を付与する付与工程と、前記組成物を硬化させてＬＥＤチップを封止する硬化工程とを有するものが挙げられる。
付与工程において、ＬＥＤチップに組成物を付与し、前記組成物が付与されたＬＥＤチップを得る。付与工程において使用されるＬＥＤチップは上記と同義である。付与工程において使用される組成物は本発明の組成物であれば特に制限されない。付与の方法は特に制限されない。例えば、ディスペンサーを使用する方法、ポッティング法、スクリーン印刷、トランスファー成形、インジェクション成形が挙げられる。
次に、硬化工程において、前記組成物を硬化させてＬＥＤチップを封止することによって、本発明の光半導体封止体を得ることができる。硬化は例えば加熱、光照射によって行うことができる。硬化工程における加熱温度は上記と同義である。光照射は特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
本発明の光半導体封止体の態形としては、例えば、硬化物が直接ＬＥＤチップを封止しているもの、砲弾型、表面実装型、複数のＬＥＤチップの間および／または表面を封止するもの、光半導体封止体の間および／または表面を封止するものが挙げられる。
本発明の光半導体封止体について添付の図面を用いて以下に説明する。なお本発明の光半導体封止体は添付の図面に限定されない。
図１は、本発明の光半導体封止体の一例を模式的に示す断面図である。
図１において、光半導体封止体２００は基板２１０の上にパッケージ２０４を有する。
パッケージ２０４には、内部にキャビティー２０２が設けられている。キャビティー２０２内には、ＬＥＤチップ２０３と硬化物２０２とが配置されている。硬化物２０２および／または斜線部２０６を本発明の組成物を硬化させたものとすることができる。
ＬＥＤチップ２０３は、基板２１０上にマウント部材２０１で固定されている。ＬＥＤチップ２０３の各電極（図示せず。）と外部電極２０９とは導電性ワイヤー２０７によってワイヤーボンディングさせている。
図１において、光半導体封止体２００は基板２１０の上にパッケージ２０４を有する。
パッケージ２０４には、内部にキャビティー２０２が設けられている。キャビティー２０２内には、ＬＥＤチップ２０３と硬化物２０２とが配置されている。硬化物２０２および／または斜線部２０６を本発明の組成物を硬化させたものとすることができる。
ＬＥＤチップ２０３は、基板２１０上にマウント部材２０１で固定されている。ＬＥＤチップ２０３の各電極（図示せず。）と外部電極２０９とは導電性ワイヤー２０７によってワイヤーボンディングさせている。
図２は、本発明の光半導体封止体の別の一例を模式的に示す図である。
図２において、ＬＥＤ表示器４００は、ＬＥＤチップ４０１を筐体４０４の内部にマトリックス状に配置し、ＬＥＤチップ４０１を硬化物４０６で封止し、筐体４０４の一部に遮光部材４０５を配置して構成されている。本発明の組成物を硬化物４０６に使用することができる。また、ＬＥＤチップ４０１として例えば図１に示すような本発明の光半導体封止体を使用することができる。
図２において、ＬＥＤ表示器４００は、ＬＥＤチップ４０１を筐体４０４の内部にマトリックス状に配置し、ＬＥＤチップ４０１を硬化物４０６で封止し、筐体４０４の一部に遮光部材４０５を配置して構成されている。本発明の組成物を硬化物４０６に使用することができる。また、ＬＥＤチップ４０１として例えば図１に示すような本発明の光半導体封止体を使用することができる。
本発明の光半導体封止体の用途としては、例えば、自動車用ランプ（ヘッドランプ、テールランプ、方向ランプ等）、家庭用照明器具、工業用照明器具、舞台用照明器具、ディスプレイ、信号、プロジェクターが挙げられる。
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
＜シリコーン樹脂の製造＞
（Ａ−３）の製造法
窒素気流中で三口フラスコに信越化学社製シラノール基を有するシリコーンレジンＫＲ−２４２Ａ(シラノール基を有するシリコーンレジン)、重量平均分子量４０００)１００ｇ、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ５０３、信越化学工業社製）１２０ｇ、酢酸０．１ｇを投入し８０℃４８ｈｒ攪拌し１２０℃３ｈｒ程度減圧することによって残渣のメタクリルオキシプロピルメトキシシラン残渣を取除きメタクリル化シリコーンレジンとした。
得られた反応物について1Ｈ−ＮＭＲ分析を行い、ポリジメチルシロキサンの両末端のシラノール基が消失し、両末端がメタクリルオキシプロピルジメトキシシリル基であることを確認した。得られたポリジメチルシロキサンをシリコーン樹脂（Ａ）−３とする。
＜シリコーン樹脂の製造＞
（Ａ−３）の製造法
窒素気流中で三口フラスコに信越化学社製シラノール基を有するシリコーンレジンＫＲ−２４２Ａ(シラノール基を有するシリコーンレジン)、重量平均分子量４０００)１００ｇ、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ５０３、信越化学工業社製）１２０ｇ、酢酸０．１ｇを投入し８０℃４８ｈｒ攪拌し１２０℃３ｈｒ程度減圧することによって残渣のメタクリルオキシプロピルメトキシシラン残渣を取除きメタクリル化シリコーンレジンとした。
得られた反応物について1Ｈ−ＮＭＲ分析を行い、ポリジメチルシロキサンの両末端のシラノール基が消失し、両末端がメタクリルオキシプロピルジメトキシシリル基であることを確認した。得られたポリジメチルシロキサンをシリコーン樹脂（Ａ）−３とする。
（Ａ−６）の製造法
両端にヒドロキシ基を有するポリジメチルシロキサン（重量平均分子量２８，０００、商品名ｓｓ７０、信越化学工業社製）１００質量部、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（商品名ＫＢＭ５０３、信越化学工業社製。以下同様。）４質量部、および触媒として２エチルヘキサノエートスズ（関東化学社製）０．０１質量部を反応容器に入れ、圧力を１０ｍｍＨｇ、温度を６０℃に保ちながら６時間反応させた。
得られた反応物について1Ｈ−ＮＭＲ分析を行い、ポリジメチルシロキサンの両末端のシラノール基が消失し、両末端がメタクリルオキシプロピルジメトキシシリル基であることを確認した。得られたポリジメチルシロキサンをシリコーン樹脂（Ａ）−６とする。
シリコーン樹脂（Ａ）−６の重量平均分子量は、クロロホルムを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で３５，０００であった。
両端にヒドロキシ基を有するポリジメチルシロキサン（重量平均分子量２８，０００、商品名ｓｓ７０、信越化学工業社製）１００質量部、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（商品名ＫＢＭ５０３、信越化学工業社製。以下同様。）４質量部、および触媒として２エチルヘキサノエートスズ（関東化学社製）０．０１質量部を反応容器に入れ、圧力を１０ｍｍＨｇ、温度を６０℃に保ちながら６時間反応させた。
得られた反応物について1Ｈ−ＮＭＲ分析を行い、ポリジメチルシロキサンの両末端のシラノール基が消失し、両末端がメタクリルオキシプロピルジメトキシシリル基であることを確認した。得られたポリジメチルシロキサンをシリコーン樹脂（Ａ）−６とする。
シリコーン樹脂（Ａ）−６の重量平均分子量は、クロロホルムを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で３５，０００であった。
＜評価＞
以下に示す方法で、透過率、透明性、硬化収縮、クラック、作業性について評価した。結果を第１表に示す。
以下に示す方法で、透過率、透明性、硬化収縮、クラック、作業性について評価した。結果を第１表に示す。
１．透過率
（１）加熱硬化の場合（組成物が錫触媒またはカチオン重合開始剤を含有する場合）
下記のようにして得られた組成物を電気オーブンに入れて１５０℃の条件下で加熱し硬化物を得た。
（２）光照射による硬化の場合（組成物がラジカル開始剤を含有する場合）
下記のようにして得られた組成物に上記と同様の光照射装置を用いて上記と同様の条件で光照射し、硬化物を得た。
（３）透過率の測定
得られた硬化物（硬化物の厚さ：２ｍｍ）について、ＪＩＳ Ｋ０１１５：２００４に準じ紫外・可視吸収スペクトル測定装置（島津製作所社製、以下同様。）を用いて波長４００ｎｍにおいて硬化物の透過率を測定した。
（１）加熱硬化の場合（組成物が錫触媒またはカチオン重合開始剤を含有する場合）
下記のようにして得られた組成物を電気オーブンに入れて１５０℃の条件下で加熱し硬化物を得た。
（２）光照射による硬化の場合（組成物がラジカル開始剤を含有する場合）
下記のようにして得られた組成物に上記と同様の光照射装置を用いて上記と同様の条件で光照射し、硬化物を得た。
（３）透過率の測定
得られた硬化物（硬化物の厚さ：２ｍｍ）について、ＪＩＳ Ｋ０１１５：２００４に準じ紫外・可視吸収スペクトル測定装置（島津製作所社製、以下同様。）を用いて波長４００ｎｍにおいて硬化物の透過率を測定した。
２．透明性
上記透過率の評価で製造された硬化物と同じ硬化物を目視で観察して、硬化物が透明である場合を「○」、透明ではない場合を「×」とした。
上記透過率の評価で製造された硬化物と同じ硬化物を目視で観察して、硬化物が透明である場合を「○」、透明ではない場合を「×」とした。
３．硬化収縮
本発明の組成物２ｇを、透過率を評価する際と同様にして、加熱硬化または光硬化させ、硬化物を得た。
＜収縮率の測定＞
比重の測定には島津製作所社製マイクロメリティックスアキュピック１３３０を用いて、硬化前における組成物の比重、ならびに硬化後における硬化物の比重および重さを測定し、［（硬化前体積−硬化後体積）／硬化前体積］×１００により体積収縮率を求めた。
体積収縮率は硬化物にクラックやハガレが発生しにくいという観点から、１０％以下が好ましく５％以下がより好ましい。体積収縮率が１０％より大きい場合クラックやハガレが発生するおそれがある。
本発明の組成物２ｇを、透過率を評価する際と同様にして、加熱硬化または光硬化させ、硬化物を得た。
＜収縮率の測定＞
比重の測定には島津製作所社製マイクロメリティックスアキュピック１３３０を用いて、硬化前における組成物の比重、ならびに硬化後における硬化物の比重および重さを測定し、［（硬化前体積−硬化後体積）／硬化前体積］×１００により体積収縮率を求めた。
体積収縮率は硬化物にクラックやハガレが発生しにくいという観点から、１０％以下が好ましく５％以下がより好ましい。体積収縮率が１０％より大きい場合クラックやハガレが発生するおそれがある。
４．作業性
硬化性樹脂組成物の作業性の評価は、作業性に問題がなく取り扱える（組成物が均一に混合できる）場合は○、作業性が悪く取り扱えない場合は×とした。
硬化性樹脂組成物の作業性の評価は、作業性に問題がなく取り扱える（組成物が均一に混合できる）場合は○、作業性が悪く取り扱えない場合は×とした。
＜サンプルの作製（透過率、透明性の評価用）＞
サンプルの作製について添付の図面を用いて以下に説明する。
図３は、実施例において本発明の組成物を硬化させるために使用した型を模式的に表す断面図である。
図３において、型８は、ガラス３（ガラス３の大きさは、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ４ｍｍ）の上にＰＥＴフィルム５が配置され、ＰＥＴフィルム５の上にシリコンモールドのスペーサー１（縦５ｃｍ、横５ｃｍ、高さ２ｍｍ）を配置されているものである。
型８を用いてスペーサー１の内部６に組成物６を流し込み、次のとおりサンプルの硬化を行った。
サンプルの作製について添付の図面を用いて以下に説明する。
図３は、実施例において本発明の組成物を硬化させるために使用した型を模式的に表す断面図である。
図３において、型８は、ガラス３（ガラス３の大きさは、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ４ｍｍ）の上にＰＥＴフィルム５が配置され、ＰＥＴフィルム５の上にシリコンモールドのスペーサー１（縦５ｃｍ、横５ｃｍ、高さ２ｍｍ）を配置されているものである。
型８を用いてスペーサー１の内部６に組成物６を流し込み、次のとおりサンプルの硬化を行った。
組成物６が充填された型８を上記の各評価の条件で加熱して組成物６を硬化させ、厚さ２ｍｍの硬化物６（初期硬化物）を製造した。得られた硬化物６を透過率、透明性の評価用のサンプルとして用いた。
＜シリコーン樹脂組成物の製造＞
下記第１表に示す成分を同表に示す量（単位：質量部）で真空かくはん機を用いて均一に混合し組成物を製造した。
下記第１表に示す成分を同表に示す量（単位：質量部）で真空かくはん機を用いて均一に混合し組成物を製造した。
第１表に示されている各成分の詳細は、以下のとおりである。
なお、シリコーン樹脂（Ａ）−１〜３、７の主鎖は分岐型ポリシロキサンレジンである。シリコーン樹脂（Ａ）−４〜６，８，９は、主鎖が直鎖状ポリジメチルシロキサンであり、（Ａ）−４、６は両末端にメタクリロイル基、（Ａ）−５は両末端にシラノール基、(Ａ)−８は両末端に脂環式エポキシ基、（Ａ）−９は両末端にアルコキシル基を有する。
なお、シリコーン樹脂（Ａ）−１〜３、７の主鎖は分岐型ポリシロキサンレジンである。シリコーン樹脂（Ａ）−４〜６，８，９は、主鎖が直鎖状ポリジメチルシロキサンであり、（Ａ）−４、６は両末端にメタクリロイル基、（Ａ）−５は両末端にシラノール基、(Ａ)−８は両末端に脂環式エポキシ基、（Ａ）−９は両末端にアルコキシル基を有する。
第１表に示す結果から明らかなように、屈折率が１．４２未満または１．５1を超えるシリコーン樹脂を含有する比較例１〜３、平均粒径が２００ｎｍを超える疎水性シリカを含有する比較例４は白濁し透明性に劣った。ヒュームドシリカを多量に含有する比較例５、６はヒュームドシリカを組成物中に混合できないため作業性が悪かった。また比較例５、６は硬化せずこのため比較例５、６については透明性等他の評価ができなかった。疎水性シリカを含有しない比較例７、８は、クラックが生じた。
これに対して、実施例１〜５は、透明で、多量の疎水性シリカを含有することができ、硬化収縮を抑制することでき耐熱性に優れ、作業性に優れ、クラックを発生させにくい。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、透明性を保持しつつ充填剤を添加できるため、無色透明でチクソ性に優れ、硬化収縮を抑制しクラックを発生させにくい。
本発明によれば、無色透明で、耐熱性に優れ、硬化収縮を抑制してクラックを生じにくい光半導体封止体を得ることができる。
これに対して、実施例１〜５は、透明で、多量の疎水性シリカを含有することができ、硬化収縮を抑制することでき耐熱性に優れ、作業性に優れ、クラックを発生させにくい。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、透明性を保持しつつ充填剤を添加できるため、無色透明でチクソ性に優れ、硬化収縮を抑制しクラックを発生させにくい。
本発明によれば、無色透明で、耐熱性に優れ、硬化収縮を抑制してクラックを生じにくい光半導体封止体を得ることができる。
１ スペーサー ３ ガラス
５ ＰＥＴフィルム
６ 本発明の組成物（内部、硬化後硬化物６となる）
８ 型
２００、４００ 本発明の光半導体封止体
２０１ マウント部材
２０２ キャビティー、硬化物 ２０３ ＬＥＤチップ
２０４ パッケージ ２０６ 斜線部
２０７ 導電性ワイヤー
２０９ 外部電極 ２１０ 基板
４０１ ＬＥＤチップ ４０４ 筐体
４０５ 遮光部材 ４０６ 硬化物
５ ＰＥＴフィルム
６ 本発明の組成物（内部、硬化後硬化物６となる）
８ 型
２００、４００ 本発明の光半導体封止体
２０１ マウント部材
２０２ キャビティー、硬化物 ２０３ ＬＥＤチップ
２０４ パッケージ ２０６ 斜線部
２０７ 導電性ワイヤー
２０９ 外部電極 ２１０ 基板
４０１ ＬＥＤチップ ４０４ 筐体
４０５ 遮光部材 ４０６ 硬化物
Claims (5)
- １分子中に１つ以上の反応基を有する屈折率が１．４２〜１．５1のシリコーン樹脂と、平均粒径が２００ｎｍ以下の球状の疎水性シリカとを含有するシリコーン樹脂組成物。
- 前記疎水性シリカの量が、前記シリコーン樹脂および前記疎水性シリカの合計量中の１０〜９０質量％である請求項１に記載のシリコーン樹脂組成物。
- 前記反応基が、シラノール基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ハイドロジェンシリル基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１または２に記載のシリコーン樹脂組成物。
- 前記シリコーン樹脂が、下記平均単位式：
(Ｒ1ＳiＯ3/2)a(Ｒ2 2ＳiＯ2/2)b(Ｒ3 3ＳiＯ1/2)c(ＳiＯ4/2)d(ＸＯ1/2)e
｛式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は同じかもしくは相異なる、アルキル基、アリール基、前記反応基であり、Ｘは水素原子もしくはアルキル基であり、ａは正数であり、ｂは０もしくは正数であり、ｃは０もしくは正数であり、ｄは０もしくは正数であり、ｅは０もしくは正数であり、かつｂ／ａは０〜１０の数であり、ｃ／ａは０〜０.５の数であり、ｄ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.３の数であり、ｅ／(ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)は０〜０.８の数である。｝
で示されるシリコーンレジン、
または（メタ）アクリロイル基当量が４５０ｇ／ｍｏｌ以下で（メタ）アクリロイル基が両末端、片末端、側鎖、もしくは側鎖および両末端に結合されたポリジメチルシロキサンである請求項１〜３のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。 - ＬＥＤチップが請求項１〜４のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物で封止されている光半導体封止体。
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