JP2021021038A - 硬化性シリコーン組成物、光半導体装置、および光半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(Ar2SiO2/2)b‘(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R1は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、Arはアリール基であり、ただし、R1の合計の0.01〜50モル%はアルケニル基であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、R1 2SiO2/2単位は、Ar2SiO2/2以外の単位を示し、a、b、b’、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0<b’≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+b’+c+d=1.0であり、かつ、c+d>0を満たす数である。)
で表される。
本発明に係る硬化性シリコーン組成物は、少なくとも1つの(Ar2SiO2/2)単位(Arはアリール基を表す)を含むレジン状オルガノポリシロキサンを含む硬化性シリコーン組成物を含むことを特徴とする。本発明に係る硬化性シリコーン組成物は、1種類の少なくとも1つの(Ar2SiO2/2)単位(Arはアリール基を表す)を含むレジン状オルガノポリシロキサンを含んでもよいし、2種類以上の少なくとも1つの(Ar2SiO2/2)単位(Arはアリール基を表す)を含むレジン状オルガノポリシロキサンを含んでもよい。
(A)成分はヒドロシリル化反応硬化型の硬化性シリコーン組成物の主剤である、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサンである。
(A−1)一般式:R1 3SiO(R1 2SiO)mSiR1 3
(式中、R1は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR1はアルケニル基であり、mはそれぞれ5〜1,000の整数である。)で表される直鎖状のオルガノポリシロキサン、および/または、
(A−2)平均単位式:(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R1は前記と同じであり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR1はアルケニル基であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+c+d=1.0であり、かつ、c+d>0を満たす数である。)で表される分岐鎖状のオルガノポリシロキサン(すなわち、レジン状オルガノポリシロキサン)であり得る。
(A−3)(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(Ar2SiO2/2)b‘(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R1およびArは前記と同じであり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR1はアルケニル基であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、R1 2SiO2/2は、Ar2SiO2/2以外の単位を示し、a、b、b’、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0<b’≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+b’+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)
(B)成分の一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ヒドロシリル化反応硬化型である硬化性シリコーン組成物の架橋剤として作用するものである。好ましくは、(B)成分は、少なくとも分子鎖両末端にケイ素原子結合水素原子を含有する直鎖状のオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。(B)成分は1種のみのオルガノポリシロキサンを用いてもよく、2種以上のオルガノポリシロキサンを組み合わせて用いてもよい。
(式中、R2は水素原子または同じかもしくは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、ただし、少なくとも2つのR2は水素原子であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4、かつa+b+c+d=1.0を満たす数である。)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり得る。この平均組成式中、R2のハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基としては、例えば、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、tert−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、およびデシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、および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、およびフェニルプロピル基等のアラルキル基;3−クロロプロピル基、2−ブロモエチル基、および3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基が挙げられる。
[HR4 2SiO1/2]2[R4 2SiO2/2]y
式中、R4は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、yは1〜100、好ましくは1〜10の範囲の数である。R4のハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基としては、R2で例示したものと同じものを適用できる。
(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(Ar2SiO2/2)b‘(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R3は、R2と同じであり、Arはアリール基を示し、ただし、少なくとも2つのR3は水素原子であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、b’、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0<b’≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+b’+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)で表されるレジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサンであり得る。
(C)成分のヒドロシリル化反応用触媒は、ヒドロシリル化反応硬化型のシリコーン組成物の硬化を促進するための触媒である。このような(C)成分としては、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、白金とオレフィンの錯体、白金と1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの錯体、白金を担持した粉体等の白金系触媒;テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム、パラジウム黒、トリフェニルフォスフィンとの混合物等のパラジウム系触媒;さらに、ロジウム系触媒が挙げられ、特に、白金系触媒であることが好ましい。
本発明の光半導体装置は、光半導体素子が上記本発明の硬化性シリコーン組成物の硬化物を備える。具体的には、光半導体素子が上記本発明の硬化性シリコーン組成物の硬化物により封止、被覆、または接着されている。この光半導体素子としては、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、固体撮像、フォトカプラー用発光体と受光体が例示され、特に、発光ダイオード(LED)であることが好ましい。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、本発明の硬化性シリコーン組成物を用いることにより光半導体素装置を製造する方法である。そのため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、硬化性シリコーン組成物を用いて、光半導体素子を封止、被覆、または接着する工程を含み、例えば、光半導体素子の封止剤、コーティング剤、および/または接着剤として本発明の硬化性シリコーン組成物を用いる工程を含む。こうした光半導体装置の製造方法によれば、本発明の硬化性シリコーン組成物を用いるので、高い信頼性および高温耐久性を有する光半導体装置を提供することができる。
各成分を表1に示す組成(重量部)で混合し、硬化性シリコーン組成物を調製した。なお、表1中のH/Viは、この組成物中のアルケニル基含有オルガノポリシロキサンに含まれるアルケニル基1モルに対する、ケイ素原子結合水素原子を含有するオルガノポリシロキサンに含まれるケイ素原子結合水素原子のモル比を示している。また、以下でMeはメチル基を表し、Viはビニル基を表し、Phはフェニル基を表す。
成分a−2:平均構造式(ViPhMeSiO1/2)23(PhSiO3/2)77で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分a−3:平均構造式(ViMe2SiO1/2)25(PhSiO3/2)75で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分a−4:一般式(ViMe2SiO1/2)(PhMeSiO2/2)20(ViMe2SiO1/2)で表される、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分a−5:平均構造式(ViMeSiO2/2)25(Ph2SiO2/2)24(PhSiO3/2)51で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−6:平均構造式(ViMeSiO2/2)25(Ph2SiO2/2)38(PhSiO3/2)37で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−7:平均構造式(ViMeSiO2/2)25(Ph2SiO2/2)35(PhSiO3/2)40で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−8:平均構造式(ViMeSiO2/2)30(Ph2SiO2/2)30(PhSiO3/2)40で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−9:平均構造式(ViMeSiO2/2)27(Ph2SiO2/2)27(PhSiO3/2)46で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−10:平均構造式(ViMe2SiO1/2)25(Ph2SiO2/2)25(PhSiO3/2)50で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−11:平均構造式(ViPhMeSiO1/2)25(Ph2SiO2/2)30(PhSiO3/2)45で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分a−12:平均構造式(ViMe2SiO1/2)25(Ph2SiO2/2)30(PhSiO3/2)45で表されるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンレジン
成分b:一般式(HMe2SiO1/2)(Ph2SiO2/2)(HMe2SiO1/2)で表される、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン
成分c:白金濃度が4.0質量%である白金と1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの錯体
成分d:1,3,5,7−テトラメチル―1,3,5,7―テトラビニルシクロテトラシロキサン
硬化性シリコーン組成物を150℃で2時間加熱して硬化物を作製した。この硬化物20gを用いて、200℃で1000時間保持した後の重量減量を測定した。重量減量が6%未満であったものを「良好」とし、重量減量が6%以上であったものを「不良」と示した。
硬化性シリコーン組成物を150℃で2時間加熱して硬化物を作製した。この硬化物の高温での貯蔵弾性率を、加熱処理(200℃、1000時間)前後で測定し、高温に保持することによる貯蔵弾性率の変化比率を計算した。加熱処理前後で貯蔵弾性率の変化が10倍未満であったものを「良好」とし、加熱処理前後で貯蔵弾性率の変化が10倍以上であったものを「不良」と示した。なお、貯蔵弾性率の測定には、アントンパール社製のMCR302を用い、3℃/分の昇温条件で測定した。
硬化性シリコーン組成物をプレスを用いて150℃、2時間で硬化させ、厚み1mmのシート状の硬化物を作製した。そのフィルム状硬化物の水蒸気透過率をシステク・イリノイ社(Systech illinois)製の水蒸気透過率測定装置(モデル7002)を用いて、温度40℃、相対湿度90%の条件で測定した。水蒸気透過率が13g/m2・24hr未満である場合を「良好」とし、13g/m2・24hr以上である場合を「不良」と示した。
硬化性シリコーン組成物をプレスを用いて150℃、2時間で硬化させ、厚さ1mmのシート状の硬化物を作製した。この硬化物の酸素透過率をイリノイ社(Systech illinois)製の酸素透過率測定装置(モデル8001)を用いて、温度23℃の条件で測定した。酸素透過率が600cc/m2・24h未満である場合を「良好」とし、酸素透過率が600cc/m2・24h以上である場合を「不良」と示した。
Claims (10)
- 少なくとも1つの(Ar2SiO2/2)単位(Arはアリール基を表す)を含むレジン状オルガノポリシロキサンを含む、光半導体素子を封止、被覆、または接着するための硬化性シリコーン組成物。
- ヒドロシリル化反応硬化型である、請求項1に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 前記レジン状オルガノポリシロキサンが、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有するレジン状アルケニル基含有オルガノポリシロキサンである、請求項1または2に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 前記レジン状オルガノポリシロキサンが、平均単位式(A−3):
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(Ar2SiO2/2)b‘(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R1は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、Arはアリール基であり、ただし、R1の合計の0.01〜50モル%はアルケニル基であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、R1 2SiO2/2単位は、Ar2SiO2/2以外の単位を示し、a、b、b’、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0<b’≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+b’+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)
で表される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化性シリコーン組成物。 - 一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有する直鎖状アルケニル基含有オルガノポリシロキサンを更に含む、請求項3又は4に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 直鎖状アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとレジン状アルケニル基含有オルガノポリシロキサンが、直鎖状アルケニル基含有オルガノポリシロキサン/レジン状アルケニル基含有オルガノポリシロキサンの含有量の比率が0.2よりも大きくなる量で含まれる、請求項5に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 前記レジン状オルガノポリシロキサンを、組成物の総質量に基づいて、10質量%以上90質量%以下の量で含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化性シリコーン組成物。
- (B)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および(C)ヒドロシリル化反応用触媒をさらに含む、請求項2〜7のいずれか一項に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物の硬化物を備える、光半導体装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物を用いて、光半導体素子を封止、被覆、または接着する工程を含む、光半導体装置の製造方法。
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