JP4870176B2 - プライマー組成物およびそれを用いた光半導体装置 - Google Patents
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Description
(A)1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも一つ含有した(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体、または、該ケイ素原子に結合した水素原子を含有した(メタ)アクリル酸エステルと、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種との共重合体、ならびに、
(B)溶剤
を含有することを特徴とするプライマー組成物を提供するものである。
以下、本発明のプライマー組成物について説明する。
[(A)成分]
(A)成分の1分子中にケイ素原子に結合した水素原子(以下、Si−H基とも云う)を少なくとも一つ含有した(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体、または、該ケイ素原子に結合した水素原子を含有した(メタ)アクリル酸エステル(以下、「Si−H基含有(メタ)アクリル酸エステル」という)と、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種との共重合体は、本発明組成物の特徴成分である。該成分は、例えばLEDを実装する基板、特にセラミックス基板およびポリフタルアミド樹脂基板、に対して十分な接着性を与えるとともに、該基板上に形成された金属電極(特にAg電極)を保護し、経時的な腐食を抑制する。
この構造は、分子中に1つあっても2つ以上あってもよいが、2つ以上あると重合時にゲル化することがあり、分子中に1つあるものが好ましい。また、この構造はケイ素原子と結合していることが好ましく、特に下記式(3)または下記式(4)で表される構造と結合しているものが好ましい。
(式中、R3は炭素原子数1〜20の一価炭化水素基であり、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基等の炭素原子数1〜10のアルキル基、ビニル基、アリル基等の炭素原子数2〜6のアルケニル基、またはフェニル基等の炭素原子数6〜10のアリール基であり、特に好ましくはメチル基、ビニル基およびフェニル基である。xは0〜1,000の整数、好ましくは0〜100の整数である。)
(式中、R、R1およびR2は式(1)に関し定義の通りであり、oおよびpは独立に正の整数(好ましくは、1〜1000)である。)
(B)成分の溶剤としては、(A)成分および必要に応じて用いられる後述の任意成分を溶解し、本組成物が均一な溶液として得られる有機溶剤であれば限定されるものではなく、公知の有機溶剤を使用できる。例えばキシレン、トルエン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、ヘプタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系溶剤、リグロイン、シクロヘキサノン、ジエチルエーテル、ゴム揮発油、シリコーン系溶剤などが挙げられる。これらの中で、芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤が好ましい。プライマー塗布作業時の所要の蒸発速度に応じて、1種単独でも2種以上を組合せて混合溶剤としても用いることができる。
[(C)成分]
一般的なシランカップリング剤を用いることができ、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基含有シランカップリング剤、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ基含有シランカップリング剤、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤、イソシアネートプロピルトリメトキシシラン等のイソシアネート基含有シランカップリング剤、メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シランカップリング剤、アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤等があげられ、ビニル基含有シランカップリング剤、エポキシ基含有シランカップリング剤、(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤、イソシアネート基含有シランカップリング剤が好ましい。
[その他の成分]
本発明のプライマー組成物に必要に応じて添加されるその他任意成分としては、例えば金属腐食抑制剤として、ベンゾトリアゾール、ブチルヒドロキシトルエン、ハイドロキノンまたはその誘導体を配合してもよい。これらは、LEDランプが過酷な外部環境に曝されて、例えば大気中の硫黄化合物がLEDランプの封止体(付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物からなる)を透過した場合に、この封止体で封止された基板上の金属電極、特にAg電極の腐食をより効果的に抑制する成分である。
本発明のプライマー組成物の製造方法としては、(A)成分、(B)成分、および所要の任意成分を常温下で混合撹拌機により均一に混合する方法等が挙げられる。
次に、本発明に係る光半導体装置を図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る光半導体装置の一例であるLEDランプを示す断面図である。光半導体装置1は、上述したプライマー組成物2により、光半導体素子としてLED3を実装した基板4と、LED3を封止する付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物5とが接着されている。基板4には、Ag電極などの金属電極6が形成されており、ボンディングワイヤ7でLED3の電極端子(図示略)と金属電極6とが電気的に接続されている。
−SiH基含有メタクリル酸エステル重合体の合成−
メタクリル酸メチル43質量部、下記構造のSiH含有メタクリル酸エステル22質量部、IPA(イソプロピルアルコール)と酢酸エチルの質量比100:500の混合溶剤600質量部、およびAIBN(2,2'-アゾビスイソブチロニトリル)0.5質量部を反応容器内で80℃で3時間加熱攪拌し、SiH基含有メタクリル酸エステル重合体を含有する溶液を調製した。
−SiH基含有メタクリル酸エステル重合体の合成−
メタクリル酸メチル57質量部、下記構造のSiH含有メタクリル酸エステル24質量部、酢酸エチル600質量部、およびAIBN(2,2'-アゾビスイソブチロニトリル)0.5質量部を80℃で反応容器内で3時間加熱攪拌し、SiH基含有メタクリル酸エステル重合体を含有する溶液を調製した。
メタクリル酸メチル100質量部、酢酸エチル900質量部、およびAIBN(2,2'-アゾビスイソブチロニトリル)0.5質量部を反応容器内で80℃で3時間加熱攪拌し、メタクリル酸メチル重合体を含有する溶液を調製した。
メタクリル酸メチル83質量部、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン17質量部、酢酸エチル900質量部、およびAIBN(2,2'-アゾビスイソブチロニトリル)0.5質量部を80℃で3時間加熱攪拌し、メタクリル酸メチル重合体を含有する溶液を調製した。
上記合成例1で調製したSiH基含有メタクリル酸エステル重合体の酢酸エチル溶液100質量部にビニルトリメトキシシラン1質量部、ハイドロキノン0.1質量部を添加、攪拌し、プライマー組成物を得た。
得られたプライマー組成物をアルミナセラミックス基板に刷毛塗りし、23℃で30分間放置して乾燥させてプライマー組成物被膜を形成した。得られたプライマー組成物被膜上に付加反応硬化型シリコーンゴム組成物(信越化学工業株式会社製、試作品)を塗布して150℃で1時間硬化させて、得られた硬化物層の外観を観察した。
得られたプライマー組成物をスライドガラス上に刷毛塗りし、23℃で30分間放置して乾燥させてプライマー組成物被膜を形成した。このプライマー組成物被膜を形成したスライドガラスの波長400nmにおける透過率を、空気をブランク(対照)として測定した。
次に、プライマー組成物被膜を形成したスライドガラスを150℃で500時間放置した後にスライドガラスの透過率を上記と同様にして測定した。
2枚の幅25mmのアルミナセラミックス板11、12(ケーディーエス社製)のおのおのの片面にプライマー組成物を厚さ0.01mmで塗布し、23℃で60分放置して乾燥させプライマー組成物被膜を形成した。この2枚のアルミナセラミックス板のそれぞれの端部を、図2に示すように、プライマー組成物被膜を形成した側の面を対向させて、その間に付加反応硬化型シリコーンゴム組成物(信越化学工業株式会社製、試作品)13を1mm厚で挟み込むようにして重ね、150℃で2時間加熱して該シリコーンゴム組成物を硬化させた。こうしてシリコーンゴム硬化物層13で接着された二枚のアルミナセラミックス板11、12からなるテストピース14を作製した(このとき、接着面積25mm×10mm=250mm2)。
得られたプライマー組成物を銀メッキ板に刷毛塗りし、23℃で30分放置して乾燥させてプライマー組成物被膜を形成した。このプライマー組成物被膜上に付加反応硬化型シリコーンゴム組成物(信越化学工業株式会社製、試作品)を1mm厚で塗布し、150℃で1時間硬化させてゴム状弾性体層を形成しテストピースを作製した。このテストピースを硫黄結晶0.1gとともに100ccガラス瓶に入れ密閉して70℃で放置し、1日後、7日後、および10日後の各時点でシリコーンゴム層を剥がして、銀メッキ層の腐食の程度を目視で観察し、表2には次の基準で表した。
○・・・腐食(変色)なし
△・・・多少の腐食(変色)あり
×・・・黒変あり
[実施例2]
上記合成例2で調製したSiH基含有メタクリル酸エステル重合体の酢酸エチル溶液100質量部にビニルトリメトキシシラン1質量部、ハイドロキノン0.1質量部を添加、攪拌し、プライマー組成物を得た。この組成物を実施例1と同様にして特性を評価した。結果を表1に示す。
アルミナセラミックス板11、12のいずれにもプライマー組成物を塗布しない以外は実施例1に記載の方法と同様にして接着性試験および腐食性試験を行った。
比較合成例1にて調製したメタクリル酸エステル重合体の酢酸エチル溶液100質量部にビニルトリメトキシシラン1質量部、ハイドロキノン0.1質量部を添加、攪拌しプライマー組成物を得た。この組成物を実施例1と同様にして特性を評価した。結果を表1に示す。
比較合成例2にて調製したメタクリル酸エステル重合体の酢酸エチル溶液100質量部に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1質量部、テトラ−n−ブチルチタネート1質量部を添加、攪拌し、プライマー組成物を得た。この組成物を実施例1と同様にして特性を評価した。結果を表1に示す。
1.透過率の試験で、比較例2および3のプライマー組成物被膜には150℃、500時間の加熱した時点でクラックが生じた。
2 プライマー組成物層
3 LED
4 基板
5 ゴム状硬化物
6 金属電極
11 アルミナセラミックス板
12 アルミナセラミックス板
13 シリコーンゴム硬化物層
14 テストピース
Claims (3)
- 光半導体素子を実装した基板と、前記光半導体素子を封止する付加反応硬化型シリコーン組成物の硬化物とを接着するプライマー組成物であって、
(A)1分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも一つ含有した(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体、または、該ケイ素原子に結合した水素原子を含有した(メタ)アクリル酸エステルと、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種との共重合体、ならびに、
(B)溶剤
を含有することを特徴とするプライマー組成物。 - 前記(B)成分の配合量が、該組成物全体の70質量%以上であることを特徴とする請求項1に係るプライマー組成物。
- さらに、(C)シランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項1または2に係るプライマー組成物。
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