JP5056998B2 - シリコーン樹脂組成物、これを用いる、シリコーン樹脂含有構造体、光半導体素子封止体、シリコーン樹脂組成物の使用方法 - Google Patents
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Description
また本願出願人はこれまでに亜鉛化合物として例えば酸化亜鉛のような原料亜鉛化合物(亜鉛を含有する化合物)1モルに対して酸を2モル以上反応させて得られる化合物を含有するシリコーン樹脂組成物について縮合型として特許文献2〜4を、付加型として特許文献5を、その他の硬化系として特許文献6を提案した。
また本願発明者らは亜鉛化合物として例えば酸化亜鉛のような原料亜鉛化合物(亜鉛を含有する化合物)1モルに対して酸を2モル以上反応させて得られる化合物を含有するシリコーン樹脂組成物は長期的な耐硫化性、すなわち長期的に硫化水素をトラップする性能をより向上させることについて改善の余地があることを見出した。
そこで本発明は耐硫化性(特に長期的な耐硫化性)、透明性に優れるシリコーン樹脂組成物を提供することを目的とする。
1. (A)硬化性シリコーン樹脂組成物100質量部に対して、
(B)酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して酸を1.5モル以上2モル未満反応させることによって得られる亜鉛化合物0.01〜5質量部を含有するシリコーン樹脂組成物。
2. 前記酸が、無機酸、有機酸およびこれらのエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記1に記載のシリコーン樹脂組成物。
3. 銀の部材の上に上記1または2に記載のシリコーン樹脂組成物を厚さ1mmに付与し硬化させて、前記部材とシリコーン樹脂層とを有する積層体とし、
前記積層体を理論値560ppmの硫化水素ガス中に25℃の条件下で置く耐硫化試験を行い、前記耐硫化試験の前および前記耐硫化試験開始から72時間後における、前記積層体の分光反射率を分光反射率計を用いて測定し、前記分光反射率を式[分光反射率維持率=(耐硫化試験後の分光反射率/耐硫化試験前の分光反射率)×100]に当てはめ、前記式から算出される分光反射率維持率が80%以上である、上記1または2に記載のシリコーン樹脂組成物。
4. 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(a)シラノール基もしくはケイ素原子に結合した加水分解性基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、ならびに(b)加水分解性シラン、その加水分解物およびその加水分解縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のシラン化合物のうちの一方または両方と、(c)縮合触媒とを含む上記1〜3のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
5. 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(d)ケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、(e)ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および(f)ヒドロシリル化触媒を含み、前記水素原子の量が前記アルケニル基1モル当たり0.1〜5.0モルである上記1〜4のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
6. 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(g)1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサン、ならびに(h)熱重合開始剤および/または光重合開始剤を含む上記1〜5のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
7. 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(i)エポキシ基を有するオルガノポリシロキサンを含む上記1〜6のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
8. 銀の存在下で使用される上記1〜7のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
9. 上記1〜8のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物から得られるシリコーン樹脂層と銀を含む部材とを有するシリコーン樹脂含有構造体。
10. 上記1〜8のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物から得られるシリコーン樹脂層で光半導体素子および銀を含む部材を封止する光半導体素子封止体。
11. 銀の存在下で上記1〜8のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物を硬化させる硬化工程を含むシリコーン樹脂組成物の使用方法。
本発明のシリコーン樹脂含有構造体、本発明の光半導体素子封止体、および本発明のシリコーン樹脂組成物の使用方法は耐硫化性(特に長期的な耐硫化性)、透明性に優れる。
本発明のシリコーン樹脂組成物は、
(A)硬化性シリコーン樹脂組成物100質量部に対して、
(B)酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して酸を1.5モル以上2モル未満反応させることによって得られる亜鉛化合物0.01〜5質量部を含有するシリコーン樹脂組成物である。なお本発明のシリコーン樹脂組成物を以下「本発明の組成物」ということがある。
本発明の組成物に含有される硬化性シリコーン樹脂組成物は、硬化性のシリコーン樹脂(硬化性シリコーン樹脂)を含む組成物であれば特に制限されない。例えば従来公知のものが挙げられる。
硬化性シリコーン樹脂は例えば、シラノール基(ケイ素原子に結合したヒドロキシ基)、ケイ素原子に結合した加水分解性基、ケイ素原子に結合したアルケニル基、ハイドロジェンシリル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、アミノ基、カルビノール基、メルカプト基、カルボキシル基、フェノール基のような反応性官能基;炭化水素基を有することができる。
硬化性シリコーン樹脂は1分子中に反応性官能基を2個以上有することができる。硬化性シリコーン樹脂は反応性官能基をその末端もしくは両末端および/または側鎖に有することができる。
硬化性シリコーン樹脂が有することができる炭化水素基は特に制限されない。例えば、置換基を有してもよい、フェニル基のような芳香族炭化水素基;アルキル基;アルケニル基が挙げられる。芳香族炭化水素基(例えばフェニル基)が有することができる置換基としては、例えば、脂肪族炭化水素基のような炭化水素基;ハロゲン原子;ヒドロキシ基が挙げられる。
硬化性シリコーン樹脂の骨格としては例えば、シラン、シリコーンオリゴマー、シリコーン樹脂、オルガノシロキサン、ジオルガノシロキサン、オルガノポリシロキサン、ジオルガノポリシロキサンが挙げられる。硬化性シリコーン樹脂の骨格は直鎖、分岐のいずれであってもよい。
硬化性シリコーン樹脂が有することができる炭化水素基は硬化性シリコーン樹脂の骨格(例えば上述の骨格)に直接又は有機基を介して結合することができる。
硬化性シリコーン樹脂が炭化水素基として置換基を有してもよいフェニル基を有する場合、置換基を有してもよいフェニル基の量は、硬化性シリコーン樹脂1分子のシリコーン骨格に結合する基(反応性官能基、炭化水素基)の合計中、高屈折率でより透明性が高く、硬化性に優れ、十分な長さのポットライフを確保できるという観点から、30モル%以上であるのが好ましく、40〜80モル%であるのが好ましい。
X1 a−SiR4 3-a−O−[SiR4 2−O]n−[SiR4 2-cX3 c−O]m−SiR4 3-b−X2 b (3)
式中、R4は同一または異なる、炭素原子数1〜18のアルキル基またはアリール基を示し、X1、X2、X3はそれぞれ独立に反応性官能基を示し、nは1以上の整数であり、mは0以上の整数であり、a、bはそれぞれ1、2または3であり、cは1または2であり、a+b+c×mは2以上である。
また、式(3)中、nはオルガノシロキサンの重量平均分子量に対応する数値とすることができる。作業性、耐クラック性に優れるという観点から、n+mは10〜15,000の整数であるのが好ましい。
式(3)で表される化合物がR4として置換基を有してもよいフェニル基を有する場合、置換基を有してもよいフェニル基の量は、硬化性シリコーン樹脂1分子のシリコーン骨格に結合する基(X1、R4、X2、X3)の合計中、高屈折率でより透明性が高く、硬化性に優れ、十分な長さのポットライフを確保できるという観点から、30モル%以上であるのが好ましく、40〜80モル%であるのが好ましい。
ある1種類の反応性官能基を有するオルガノシロキサンに対して、その反応性官能基と反応し、硬化剤として働く反応性官能基を有するオルガノシロキサンを組み合わせる場合、硬化剤として働く反応性官能基を有するオルガノシロキサンの量は、その反応性官能基が、ある1種類の反応性官能基を有するオルガノシロキサンが有する反応性官能基に対して、0.1〜10当量となる量とすることができる。
・硬化性シリコーン樹脂組成物[1]:(a)シラノール基もしくはケイ素原子に結合した加水分解性基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、ならびに(b)加水分解性シラン、その加水分解物およびその加水分解縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のシラン化合物のうちの一方または両方と、(c)縮合触媒とを含む硬化性シリコーン樹脂組成物。なお硬化性シリコーン樹脂組成物[1]は(a)オルガノポリシロキサンならびに(b)シラン化合物のうちの一方または両方を含むことができる。硬化性シリコーン樹脂組成物[1]において(a)オルガノポリシロキサンおよび/または(b)シラン化合物をシリコーンレジンとすることができる。
・硬化性シリコーン樹脂組成物[2]:(d)ケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、(e)ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および(f)ヒドロシリル化触媒を含む硬化性シリコーン樹脂組成物。
硬化性シリコーン樹脂組成物[2]は、前記水素原子の量が前記アルケニル基1モル当たり0.1〜5.0モルであるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
・硬化性シリコーン樹脂組成物[3]:(g)1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサン、ならびに(h)熱重合開始剤および/または光重合開始剤を含む硬化性シリコーン樹脂組成物。
硬化性シリコーン樹脂組成物[4]:(i)エポキシ基を有するオルガノポリシロキサンを含む硬化性シリコーン樹脂組成物。
硬化性シリコーン樹脂組成物[4]は任意成分として例えば(j)酸無水物、カルボン酸、アミン化合物、ルイス酸触媒、ルイス塩基触媒からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含むことができる。
硬化性シリコーン樹脂組成物[1]〜[4]に含まれる各成分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。
オルガノシロキサンの分子量は、耐熱着色安定性(硬化物が高温条件下において長期にわたって、着色せず、着色したとしてもわずかな着色であること。)に優れ、硬化時間、可使時間が適切な長さとなり硬化性に優れ、硬化物物性に優れるという観点から、1,000〜1,000,000であるのが好ましく、6,000〜100,000であるのがより好ましい。なお、本発明において、オルガノシロキサンの分子量は、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(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量であるものとする。
硬化性シリコーン樹脂組成物はその製造について特に制限されない。
硬化性シリコーン樹脂組成物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。
硬化性シリコーン樹脂組成物は硬化性シリコーン樹脂組成物[1]であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
硬化性シリコーン樹脂組成物[1]に含まれる(a)オルガノポリシロキサンは、シラノール基もしくはケイ素原子に結合した加水分解性基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンである。オルガノポリシロキサンは、透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性、密着性に優れるという観点から、シラノール基もしくはケイ素原子に結合した加水分解性基を少なくとも2個有するジオルガノポリシロキサン、シリコーンレジンであるのが好ましく、シラノール基もしくはケイ素原子に結合した加水分解性基を少なくとも2個有するオルガノポリジメチルシロキサンであるのがより好ましい。(a)オルガノポリシロキサンにおいてシリコーン骨格に結合する炭化水素基としては例えば、置換基を有してもよい、フェニル基のような芳香族炭化水素基;アルキル基;アルケニル基が挙げられる。
オルガノポリシロキサンは、例えば、下記式(1)で表されるもの;メチルフェニルジクロロシランのようなアルキル基と置換基を有してもよいフェニル基とを有する、ジハロゲン化されたシラン化合物の加水分解縮合物(このような加水分解縮合物はシラノール基を有するのが好ましい態様の1つとして挙げられる。)が挙げられる。
式(1)中、mは、オルガノポリシロキサンの重量平均分子量に対応する数値とすることができる。mは、作業性、耐クラック性に優れるという観点から、10〜15,000の整数であるのが好ましい。
加水分解性シランは1分子中1個のケイ素原子を有し、加水分解性基を有するものであれば特に制限されない。加水分解性基としては例えばアルコキシ基、フェノキシ基が挙げられる。
以下加水分解性シランを「シラン化合物b1」ということがある。
加水分解性シランの加水分解物は加水分解性シランを加水分解させることによって得られるものであれば特に制限されない。加水分解は部分加水分解であってもよい。
加水分解性シランの加水分解縮合物は加水分解性シランを加水分解して縮合させることによって得られるものであれば特に制限されない。加水分解縮合は部分加水分解縮合であってもよい。以下加水分解縮合物を「シラン化合物b2」ということがある。
シラン化合物が有することができる有機基としては、例えば、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選ばれる少なくとも1種のヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基が挙げられる。具体的には、例えば、アルキル基(炭素数1〜6のものが好ましい。)、(メタ)アクリレート基、アルケニル基、アリール基、これらの組合せが挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−メチルアリル基が挙げられる。アリール基(置換基を有してもよい。)としては、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。なかでも、耐熱着色安定性に優れるという観点から、メチル基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリロキシアルキル基が好ましい。
Si(OR1)nR2 4-n (2)
式(2)中、nは2、3または4であり、R1はアルキル基であり、R2は有機基である。有機基は、シラン化合物の有機基に関して記載したものと同義である。
なお、本発明において、(メタ)アクリロキシトリアルコキシシランは、アクリロキシトリアルコキシシランまたはメタクリロキシトリアルコキシシランであることを意味する。(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリロキシアルキル基についても同様である。
加水分解性シランの加水分解物としては例えばシラン化合物b1の加水分解物が挙げられる。
RmSi(OR′)nO(4-m-n)/2 (3)
式(3)中、Rは有機基であり、R′はアルキル基であり、mは0<m<2、nは0<n<2、m+nは0<m+n≦3である。有機基、アルキル基は上記と同義である。
式(4)中、R″はメチル基であり、aは1〜100の整数であり、bは0〜100の整数である。
メチルメトキシオリゴマーは、市販品を使用することができる。メチルメトキシオリゴマーの市販品としては、例えば、x−40−9246(重量平均分子量6,000、信越化学工業社製)が挙げられる。
化合物b3を製造するために使用される、アルコキシ基を有するシラン化合物としては、例えば、上記の式(2):Si(OR1)nR2 4-nで表される化合物や上記の式(3):RmSi(OR′)nO(4-m-n)/2で表される化合物などが挙げられる。
化合物b3を製造するために使用される、両末端シラノール基を有するポリシロキサンとしては、例えば、上記の式(1)、式(4)で表されるものが挙げられる。
シラン化合物b3としては、例えば、下記式(IV)で表されるもの;メトキシ基のようなアルコキシ基を有するメチルフェニル系シリコーン(このようなシリコーンの市販品として例えば信越化学工業社製KR−9218が挙げられる)が挙げられる。
式中、nはシラン化合物の分子量に対応する数値とすることができる。
式(IV)で表される化合物は、例えば両末端にシラノール基を有するポリシロキサンをテトラメトキシシラン[式(2)で表されるシラン化合物に該当する]で変性することによって製造することができる。
シラン化合物は、透明性、耐硫化性により優れ、薄膜硬化性、耐熱着色安定性に優れるという観点から、テトラエトキシシランのようなテトラアルコキシシラン;γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシランのようなトリアルコキシ(メタ)アクリロキシアルキルシラン;メチルメトキシオリゴマー;メトキシ基のようなアルコキシ基を有するメチルフェニル系シリコーンが好ましい。
なお、本発明において、シラン化合物がシラン化合物b2である場合、その分子量は、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(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量であるものとする。
シラン化合物はその製造について特に制限されず、例えば従来公知のものが挙げられる。シラン化合物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。
(1)
式(1)中、R1は炭素原子数1〜18の炭化水素基である。
R1における炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。炭化水素基は直鎖状でも分岐していてもよい。炭化水素基は不飽和結合を有することができる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有することができる。
硬化性に優れるという観点から、式(1)で表される化合物は脂肪族カルボン酸塩および/または脂環式カルボン酸塩であるのがより好ましく、脂環式カルボン酸塩であるのがさらに好ましい。
脂肪族カルボン酸塩としては、例えばジオクチル酸ジルコニル、ジネオデカン酸ジルコニルが挙げられる。脂環式カルボン酸塩としては、例えばナフテン酸ジルコニル、シクロヘキサン酸ジルコニルのような脂環式カルボン酸塩が挙げられる。芳香族カルボン酸塩としては、例えば安息香酸ジルコニルが挙げられる。式(1)で表される化合物は硬化性に優れるという観点から、ジオクチル酸ジルコニルおよびナフテン酸ジルコニルのうちの一方または両方であるのが好ましい。
(式中、n=1〜3の整数であり、R1はそれぞれ炭素原子数1〜16の炭化水素基であり、R2はそれぞれ炭素原子数1〜18の炭化水素基である。)
式(2)においてnが2以上である場合複数のR1は同じでも異なっていてもよい。また、nが1〜2である場合複数のR2は同じでも異なっていてもよい。
式(2)で表されるジルコニウム金属塩において、R1としての炭化水素基はその炭素原子数が1〜16である。R1において炭素原子数は、透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性に優れ、相溶性(例えば硬化性シリコーン樹脂に対する相溶性)に優れるという観点から、3〜16であるのが好ましく、4〜16であるのがより好ましい。
R1における炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。炭化水素基は直鎖状でも分岐していてもよい。炭化水素基は不飽和結合を有することができる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有することができる。
R1は、透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性に優れ、相溶性に優れるという観点から、環状構造を有するのが好ましい。R1が有することができる環状構造としては、例えば、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。R1は環状構造のほかに例えば脂肪族炭化水素基を有することができる。また、R1における炭化水素基は、耐熱着色安定性、薄膜硬化性により優れ、相溶性に優れるという観点から、脂環式炭化水素基、脂肪族炭化水素基であるのが好ましい。
芳香族炭化水素基としては例えば、フェニル基、ナフチル基、アズレンが挙げられる。
脂肪族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、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基が挙げられる。
なかでも透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性に優れ、相溶性に優れるという観点から、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が好ましく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ナフテン環(R1COO−としてのナフテート基)、フェニル基がより好ましく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ナフテン環がさらに好ましい。
R2における炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。炭化水素基は直鎖状でも分岐していてもよい。炭化水素基は不飽和結合を有することができる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有することができる。R2における炭化水素基は、透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性に優れ、相溶性に優れるという観点から、脂肪族炭化水素基であるのが好ましい。
なかでも透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性に優れ、相溶性に優れるという観点から、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n−プロポキシ基、イソプロポキシ基)、ブトキシ基、ペンチルオキシ基であるのが好ましい。
なかでも、透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性、密着性に優れ、相溶性に優れるという観点から、ジルコニウムトリブトキシモノナフテート、ジルコニウムトリブトキシモノイソブチレート、ジルコニウムトリブトキシモノ2エチルヘキサノエートが好ましい。
ジルコニウム化合物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。ジルコニウム化合物はその製造について特に制限されない。ジルコニウム化合物は市販品を使用することができる。
また、Zrアルコラートとカルボン酸の反応についてはD.C.Bradley著「Metal alkoxide」Academic Press(1978)を参考とすることができる。
[式(I)中、nは1〜4の整数であり、R1は炭化水素基であり、R2は炭素数1〜18のアルキル基である。]
[式(II)中、mは1〜4の整数であり、R2は炭素数1〜18のアルキル基であり、R3、R4は同一のまたは異なる、炭素数1〜18の炭化水素基またはアルコキシ基である。]
[式(I)中、nは1〜4の整数であり、R1は炭化水素基であり、R2は炭素数1〜18のアルキル基である。]
R1における炭化水素基は、耐硫化性により優れ、耐熱性(例えば耐熱着色安定性)に優れ、薄膜硬化性に優れ、熱硬化性、相溶性に優れるという観点から、環状構造を有するのが好ましく、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせであるのがより好ましい。R1は環状構造のほかに例えば脂肪族炭化水素基を有することができる。
なかでも、耐硫化性により優れ、耐熱性(例えば耐熱着色安定性)に優れ、薄膜硬化性に優れ、熱硬化性、相溶性に優れるという観点から、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基が好ましく、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、ナフテン環、アダマンチル基、ノルボルニル基、フェニル基、ナフチル基およびアズレンからなる群から選ばれる少なくとも1種であるがより好ましく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ナフテン環(R1COO−としてのナフテート基)、フェニル基がさらに好ましく、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基、ナフテン環が特に好ましい。
なかでも、硬化性により優れ、耐熱性(例えば耐熱着色安定性)に優れ、薄膜硬化性に優れ、熱硬化性、相溶性に優れるという観点から、メチル基、エチル基、プロピル基(n−プロピル基、イソプロピル基)、ブチル基、ペンチル基が好ましい。
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)シクロプロパンカルボキシレート、ハフニウムテトラシクロプロパンカルボキシレート、
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)シクロペンタンカルボキシレート、ハフニウムテトラシクロペンタンカルボキシレート、
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)シクロヘキサンカルボキシレート、ハフニウムテトラシクロヘキサンカルボキシレート、
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)アダマンタンカルボキシレート、ハフニウムテトラアダマンタンカルボキシレート、
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)ナフテート、ハフニウムテトラナフテートが挙げられる。
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)ベンゼンカルボキシレート、ハフニウムテトラベンゼンカルボキシレートが挙げられる。
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)ブチレート、ハフニウムテトラブチレート、
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)2エチルヘキサノエート、ハフニウムテトラ2エチルヘキサノエート、
ハフニウムアルコキシ(モノ〜トリ)ネオデカネート、ハフニウムテトラネオデカネートが挙げられる。
なお本願明細書において「(モノ〜トリ)」は、モノ、ジおよびトリのうちのいずれかであることを意味する。
[式(II)中、mは1〜4の整数であり、R2は炭素数1〜18のアルキル基であり、R3、R4は同一のまたは異なる、炭素数1〜18の炭化水素基またはアルコキシ基である。]
炭素数1〜18のアルキル基は式(I)におけるR2(炭素数1〜18のアルキル基)と同様である。
炭素数1〜18の炭化水素基は式(I)におけるR1(炭化水素基)の炭素数が1〜18であるものと同様である。
アルコキシ基としては例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基のような炭素数1〜18のものが挙げられる。
R3、R4は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子のようなハロゲンを有してもよい。
なお式(II)においてR3、R4は入れ替わってもよい。
ハフニウムアルコキサイド(モノ〜トリ)2,4−ペンタジオネート、ハフニウム−2,4−ペンタジオネート、ハフニウムアルキルペンタジオネート、ハフニウムフルオロペンタジオネートが挙げられる。
なかでも、耐硫化性により優れ、薄膜硬化性に優れ、耐熱性(例えば耐熱着色安定性に優れる。)に優れ、熱硬化性、相溶性に優れるという観点から、ハフニウムジ−n−ブトキサイド(ビス−2,4−ペンタジオネート)、ハフニウム−2,4−ペンタジオネート、ハフニウムテトラメチルペンタジオネート、ハフニウムトリフルオロペンタジオネートが好ましい。
R3 a−Sn−[O−CO−R4]4-a (II)
式中、R3はアルキル基であり、R4は炭化水素基であり、aは1〜3の整数である。
炭化水素基は特に制限されない。例えば、メチル基、エチル基、2−エチルペンチル基のような脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。炭化水素基は直鎖状でも分岐していてもよい。炭化水素基は不飽和結合を有することができる。炭化水素基は例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有することができる。
なかでも、透明性、耐硫化性により優れ、耐熱着色安定性、薄膜硬化性に優れるという観点から、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオレエート、ジブチルスズジラウリレート、ジブチルスズオキシアセテートジブチルスズオキシオクチレート、ジブチルスズオキシラウレート、モノブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)が好ましい。
(c)縮合触媒はその製造について特に制限されない。(c)縮合触媒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。
本発明の組成物に含有される亜鉛化合物(B)[亜鉛化合物(B)を以下亜鉛化合物ということがある。]は、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して酸を1.5モル以上2モル未満反応させることによって得られるものである。
本発明の組成物は亜鉛化合物を含有することによって耐硫化性、特に長期的な耐硫化性に優れる。
本発明において亜鉛化合物を製造する際に使用される酸の量は、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して1.5モル以上2モル未満である。このような範囲である場合、透明性、耐硫化性(特に長期にわたる耐硫化性)に優れる。酸の量は上記と同様の理由から、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して、1.5〜1.9モルであるのが好ましく、1.6〜1.8モルであるのがより好ましい。
亜鉛化合物としては具体的には例えば、Zn(OH)(−O−CO−R)、R−CO−O−Zn−O−Zn−O−CO−R;O−Zn−O−P−、Zn−O−Zn−O−P−O−のような亜鉛を有するリン酸塩が挙げられる。
亜鉛化合物はxが1以上の場合その構造のなかに例えば−Zn−O−Zn−のような結合を有することができる。このような結合は亜鉛化合物を製造するなかで生成物質が例えば脱水縮合することによって形成されうる。
亜鉛化合物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。
亜鉛化合物は原料である、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛;原料である酸を未反応物として含むことができる。
また、亜鉛化合物の量は、硬化性シリコーン樹脂100質量部に対して0.01〜5質量部とすることができる。このような範囲の場合透明性、耐硫化性(特に長期にわたる耐硫化性)に優れる。亜鉛化合物の量は、透明性、耐硫化性(特に長期にわたる耐硫化性)により優れ、樹脂との相溶性に優れるという観点から、硬化性シリコーン樹脂100質量部に対して0.05〜5質量部であるのが好ましく、0.1〜5質量部であるのがより好ましく、0.1〜1質量部であるのがさらに好ましい。
本発明の組成物が(D)成分として少なくともリン酸エステルおよび/または亜リン酸エステルを含有することによって、本発明の組成物は透明性に優れ、高温下での長期信頼性、密着性、耐久性に優れる。
本発明の組成物が(D)成分として少なくともホウ素化合物を含有することによって、本発明の組成物は透明性に優れ、高温下での長期信頼性に優れ、被着体に対する密着性に優れる。
本発明の組成物に含有される(D)成分としてのリン酸エステルは、リン酸(オルトリン酸)のエステル[脂肪族エステル(脂肪族エステルが有する脂肪族炭化水素基は直鎖状、分岐状、環状を含む。)、芳香族エステル、脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基を有するエステル]である。リン酸エステルはモノエステル、ジエステルおよびトリエステルのうちのいずれであってもよい。本発明においてリン酸エステルはつまり有機リン酸エステルを意味するものである。なおリン酸と無機物とだけで形成されるリン酸塩は本発明には含まれない。
本発明の組成物に含有される(D)成分としての亜リン酸エステルは、亜リン酸(ホスホン酸)のエステル[脂肪族エステル(脂肪族炭化水素基は直鎖状、分岐状、環状を含む。)、芳香族エステル、脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基を有するエステル]である。亜リン酸エステルはモノエステル、ジエステルおよびトリエステルのうちのいずれであってもよい。本発明において亜リン酸エステルはつまり有機亜リン酸エステルを意味するものである。なお亜リン酸と無機物とだけで形成される亜リン酸塩は本発明には含まれない。
亜リン酸エステルとしては、例えば、下記式(dI−1)で表されるものが挙げられる。
P−(OR1)3 (dI−1)
式中、R1はそれぞれ独立に炭素数1〜18のアルキル基、アリール基またはシリル基である。
アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基が挙げられる。
シリル基としては、特に制限されない。例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルエチルシリル基のようなトリアルキルシリル基;メトキシジメチルシリル基のようなアルコキシジアルキルシリル基;ジメトキシメチルシリル基のようなジアルコキシアルキルシリル基;トリメトキシシリル基のようなトリアルコキシシリル基が挙げられる。
亜リン酸エステルとしては、例えば、亜リン酸トリ2エチルヘキサン、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリス(トリデシル)ホスファイト、ジフェニルモノ(2−エチルヘキシル)ホスファイト、ジフェニルデシルホスファイト、ジフェニルモノ(トリデシル)ホスファイト、テトラフェニルジプロピレングリコールジホスファイト、テトラフェニルテトラ(トリデシル)ペンタエリスリトールテトラホスファイト、トリラウリルトリチオホスファイト、ビス(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、トリステアリルホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(2、4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、水添ビスフェノールA・ペンタエリスリトールホスファイトポリマー、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)等のトリエステル体が挙げられる。また、これらのトリエステル体を部分的に加水分解した、ジエステル体またはモノエステル体も挙げられる。
リン酸エステルとしては、例えば、下記式(dI−2)で表されるものが挙げられる。
O=P−(OR2)3 (dI−2)
式中、R2はそれぞれ独立に炭素数1〜18のアルキル基、アリール基またはシリル基である。炭素数1〜18のアルキル基、アリール基、シリル基は上記と同義である。
R2は、(A)ポリシロキサンおよび/または(B)シラン化合物に対する相溶性に優れるという観点から、炭素数1〜18のアルキル基であるのが好ましく、炭素数1〜6のアルキル基であるのがより好ましい。
リン酸エステルとしては、例えば、プロピルリン酸エステル、ブチルリン酸エステル、ヘキシルリン酸エステルのようなモノエステル;ジプロピルリン酸エステル、ジブチルリン酸エステル、ジヘキシルリン酸エステルのようなジエステル;リン酸トリエチル、トリプロピルリン酸エステル、トリブチルリン酸エステル、トリヘキシルリン酸エステル、リン酸トリス(トリメチルシリル)のようなトリエステル;ポリエチレンオキシドドデシルエーテルリン酸エステルのようなポリエチレンオキシドアルキルエーテルリン酸エステルが挙げられる。
リン酸エステルは、透明性により優れ、密着性、硬化性、平滑性、貯蔵安定性に優れ、可使時間、硬化時間が適切な長さとなるという観点から、上記式(dI−2)で表されるリン酸エステル(有機リン酸エステル)が好ましく、リン酸トリエチル、リン酸トリス(トリメチルシリル)がより好ましい。
本発明の組成物に(D)成分として含有することができるホウ素化合物は、ホウ素原子を有する化合物であれば特に制限されない。有機ホウ素化合物であるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
ホウ素化合物としては、例えば、下記式(dII−1)〜下記式(dII−5)で表される化合物が挙げられる。ホウ素化合物は、透明性により優れ、高温下での長期信頼性により優れ、被着体に対する密着性に優れるという観点から、下記式(dII−1)〜下記式(dII−5)で表される化合物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。
[式(dII−1)〜式(dII−5)中、Rは、独立して、水素原子、アルキル基、アリル基、アリール基、シリル基またはホスフィン基を示し、R′は、独立して、2価の炭化水素基を示し、式(dII−2)中、nは0または1であり、nが0の場合ホウ素原子とRとは単結合で結合する。]
式(dII−1)〜式(dII−5)中のRが示すアリール基としては、炭素数6〜18のアリール基であるのが好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、メシチル基等が挙げられる。
式(dII−1)〜式(dII−5)中のRが示すホスフィン基としては、例えば、ジメチルホスフィン基、ジフェニルホスフィン基、ジトリルホスフィン基、ジナフチルホスフィン基等が挙げられる。
(D)成分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。
添加剤としては、例えば、硬化剤、亜鉛化合物以外の金属化合物、触媒(例えば、上記ような縮合触媒、上記以外の縮合触媒;ヒドロシリル化触媒;ルイス酸触媒、ルイス塩基触媒;カチオン重合触媒が挙げられる。)、重合開始剤(例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。)、無機フィラー、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、蛍光物質(無機物、有機物を含む。)、老化防止剤、ラジカル禁止剤、接着性改良剤、アルコキシシリル基を2つと2価の有機基とを有する化合物(本発明の組成物に含有される硬化性シリコーン樹脂を除く。)やカップリング剤、イソシアヌレート化合物のような密着付与剤(接着付与剤)、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。本発明において(B)亜鉛化合物以外の成分を(A)硬化性シリコーン樹脂組成物の成分とすることができる。
硬化剤としては、例えば、アミン化合物(ポリアミン化合物)、ポリアミド化合物、ジシアンジアミド、酸無水物、カルボン酸化合物、フェノール樹脂が挙げられる。具体的には例えば、エチレンジアミン、トリエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン、ダイマー酸変性エチレンジアミン、N−エチルアミノピペラジン、イソホロンジアミン等の脂肪族アミン類;メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェノルスルホン、4,4’−ジアミノジフェノルメタン、4,4’−ジアミノジフェノルエーテル等の芳香族アミン類;メルカプトプロピオン酸エステル、エポキシ樹脂の末端メルカプト化合物等のメルカプタン類;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、テトラフルオロビスフェノールA、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化フェノールノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラック等のフェノール樹脂類;前記フェノール樹脂類の芳香環を水素化したポリオール類;ポリアゼライン酸無水物、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、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−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類及びその塩類、上記脂肪族アミン類、芳香族アミン類、及び/又はイミダゾール類とエポキシ樹脂との反応により得られるアミンアダクト類;アジピン酸ジヒドラジド等のヒドラジン類;ジメチルベンジルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等の第3級アミン類;トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類;ジシアンジアミド等が挙げられる。
式中、R7〜R8はそれぞれアルキル基であり、R9は酸素原子、窒素原子、硫黄原子のようなヘテロ原子を有してもよい2価の有機基(2価の有機基は上記と同義である。)であり、aはそれぞれ1〜3の整数である。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。R9としての2価の有機基としては具体的には例えば、炭素原子数1〜10のアルキレン基、下記式(VIII)で表される基が挙げられる。
−Ra−NH−Rb− (VIII)
(式VIII中、Ra、Rbはそれぞれ炭素原子数1〜10のアルキレン基である。)
アルコキシシリル基を2つと2価の有機基とを有する化合物[例えば、ビス(アルコキシシリル)アルカン、ビス(アルコキシシリルアルキル)アミン]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。
式(1)中、Rはそれぞれ有機基、または官能基、脂肪族不飽和結合を有してもよい一価の炭化水素基である。さらにRはエポキシ基、グリシドキシ基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基などの官能基を含むことができる。Rはエポキシ基、グリシドキシ基、アルコキシシリル基、(メタ)アクリロイル基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基と炭化水素基[例えば、脂肪族炭化水素基(鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、不飽和結合を含んでもよい。)、芳香族炭化水素基、これらの組み合わせが挙げられる。]とを組み合わせたものとすることができる。有機基は上記と同様のものが挙げられる。アルコキシシリル基が有するアルコキシ基は1〜3個とすることができ、アルコキシ基が有する炭素原子数は1以上とすることができる。アルコキシシリル基はアルコキシ基以外に炭化水素基を有することができる。炭化水素基は特に制限されない。
上記式で表されるイソシアヌレート誘導体としては、例えば、トリス−(3−トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが挙げられる。
イソシアヌレート化合物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。
イソシアヌレート化合物の量は、接着性、密着性及び透明性に優れるという観点から、硬化性シリコーン樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部であるのが好ましく、0.1〜5質量部であるのがより好ましい。
また、本発明の組成物は、例えば、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、太陽電池用材料等の用途に用いることができる。
本発明の使用方法は、銀の存在下で本発明のシリコーン樹脂組成物を硬化させる硬化工程を含む。
本発明の使用方法において使用されるシリコーン樹脂組成物は本発明のシリコーン樹脂組成物であれば特に制限されない。
本発明の使用方法において使用される銀は特に制限されない。例えば、銀の部材または銀を含む部材、銀メッキが挙げられる。具体的には例えば、リフレクタ、太陽電池用の電極などが挙げられる。
硬化工程においてシリコーン樹脂組成物は銀に適用された後硬化され積層体となることができる。
本発明の使用方法において、シリコーン樹脂組成物を加熱する際の温度は、硬化性(例えば、密閉系内における硬化性)、接着性、耐熱着色安定性、および透明性と接着強度とのバランスに優れ、硬化時間、可使時間を適切な長さとすることができ、縮合反応による副生成物であるアルコールが発泡するのをより抑制でき、硬化物のクラックを抑制でき、硬化物の平滑性、成形性、物性に優れるという観点から、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。
本発明の使用方法において、シリコーン樹脂組成物を光照射で硬化させる場合用いる光は特に制限されない。例えば、紫外線、電子線が挙げられる。
硬化工程において得られる積層体は、銀をシリコーン樹脂組成物から得られるシリコーン樹脂層で覆うのが好ましい態様の1つとして挙げられる。例えば、シリコーン樹脂層は銀を直接覆ってもよい。また、シリコーン樹脂層と銀との間に例えば別の透明な層(例えば、樹脂層、ガラス層、空気層)を有してもよい。
積層体は、光半導体素子を有するのが好ましい態様の1つとして挙げられる。光半導体素子は特に制限されない。例えば、上記と同義のものが挙げられる。光半導体素子はシリコーン樹脂層と銀を含む部材との間にある態様であってもよい。また光半導体素子は銀を含む部材と並列し、シリコーン樹脂層が光半導体素子と銀を含む部材とを封止する態様であってもよい。また光半導体素子は2個の銀を含む部材と並列し、光半導体素子は第1の部材と第2の部材との間に位置し、シリコーン樹脂層が光半導体素子と2個の銀を含む部材とを封止する態様であってもよい。
図1は、本発明における積層体の一例を模式的に示す断面図である。図1において、積層体100は部材(銀を含む部材)120とシリコーン樹脂層102とを有する。
図2において、積層体200は部材(銀を含む部材)220と光半導体素子203とシリコーン樹脂層202とを有する。積層体200は光半導体素子203とシリコーン樹脂層202との間にさらに透明な層(図示せず。)を有することができる。透明な層としては、例えば、樹脂層、ガラス層、空気層が挙げられる。
本発明において、分光反射率維持率による耐硫化性は以下のように評価される。まず、銀の部材(銀を用いて得られる金属層)の上に本発明のシリコーン樹脂組成物を厚さ1mmに付与し硬化させて、前記部材とシリコーン樹脂層とを有する積層体とし、前記積層体を理論値560ppmの硫化水素ガス中に25℃の条件下で置く耐硫化試験を行い、前記耐硫化試験の前および前記耐硫化試験開始から24および72時間後における、前記積層体の分光反射率を分光反射率計を用いて測定し、前記分光反射率を式[分光反射率維持率=(耐硫化試験後の分光反射率/耐硫化試験前の分光反射率)×100]に当てはめ分光反射率維持率を算出する。
耐硫化試験は、10Lのデシケーターの底に粉状に粉砕した硫化鉄を10g程度(塩酸0.5mmolに対して大過剰)を置き、この硫化鉄の上方に、硫化鉄に接触しないように目皿(貫通孔を有する)をデシケーター内に取り付け、この目皿の上に積層体を置き、大過剰の硫化鉄に0.5mmolの塩酸を滴下することにより、0.25mmolの硫化水素(理論値560ppm、実際の濃度は500ppm程度。)を発生(反応式:FeS+2HCl→FeCl2+H2S)させて行う。なお硫化水素の濃度560ppmは理論値である。
分光反射率の測定は、分光反射率計[ウシオ電機社製のURE−30]を用いて、耐硫化試験前および耐硫化試験後(硫化水素発生から24および72時間後)の積層体に対し475nm(測定波長)での分光反射率を測定する。
本発明において算出される分光反射率維持率が80%以上である場合耐硫化性に優れるので好ましく、80%以上であるのがより好ましい。
本発明の光半導体素子封止体は、本発明のシリコーン樹脂組成物から得られるシリコーン樹脂層で光半導体素子および銀を含む部材を封止する光半導体素子封止体である。
本発明の光半導体素子封止体に使用されるシリコーン樹脂組成物は本発明のシリコーン樹脂組成物であれば特に制限されない。本発明の光半導体素子封止体に使用される銀を含む部材は特に制限されない。例えば上記と同義のものが挙げられる。本発明の光半導体素子封止体に使用される光半導体素子は特に制限されない。例えば上記と同義のものが挙げられる。
光半導体素子封止体としては、例えば、光半導体素子と、凹部を有する枠体と、封止材とを有し、前記光半導体素子は前記凹部の底部に配置され、前記枠体は前記凹部の側面に銀または銀を含むリフレクタを備え、前記封止材は前記光半導体素子および前記リフレクタを封止し、前記封止材が本発明のシリコーン樹脂組成物から得られる光半導体素子封止体が挙げられる。
図3は、本発明の光半導体素子封止体の一例を模式的に示す断面図である。
図3において、光半導体素子封止体300は、光半導体素子303と、凹部302を有する枠体304と、封止材308とを有し、光半導体素子303は凹部302の底部(図示せず。)に配置され、枠体304は凹部302の側面(図示せず。)に第11族の金属(例えば、銀)から得られるリフレクタ320を備え、封止材308は光半導体素子303およびリフレクタ320を封止する。
封止材308は、本発明のシリコーン樹脂組成物を硬化させたものである。凹部302において斜線部306まで本発明のシリコーン樹脂組成物で充填してもよい。または符号308の部分を他の透明な層とし斜線部306を本発明の光半導体素子封止体が有する封止材とすることができる。封止材は蛍光物質等を含有することができる。
光半導体素子封止体は1個当たり、1個のまたは複数の光半導体素子を有することができる。光半導体素子は発光層(マウント部材と接する面の反対面)を上にして枠体内に配置すればよい。
光半導体素子303は、枠体304と基板310とから形成される、凹部302の底部(図示せず。)に配置され、マウント部材301で固定されている。
リフレクタの別の態様として、枠体304が有する端部312、314が一体的に結合し、リフレクタが側面および底部を形成するものが挙げられる。この場合リフレクタの底部の上に光半導体素子を配置することができる。
リフレクタ320は凹部302の底部(図示せず。)から遠ざかるほど断面寸法が大きくなる、テーパ状の開口端(図示せず。)を有するものとすることができる。
マウント部材としては例えば銀ペースト、樹脂が挙げられる。光半導体素子303の各電極(図示せず。)と外部電極309とは導電性ワイヤー307によってワイヤーボンディングされている。
光半導体素子封止体300は、凹部302を封止材308、306または302(部分308と部分306とを合わせた部分)で封止することができる。
光半導体素子封止体をシリコーン樹脂層で封止することによって、耐硫化性を高めリフレクタ(金属層、特に銀製のもの、銀を含むもの、銀メッキ層)の腐食(例えば、変色。具体的には銀の変色)を抑制することができ、光半導体素子封止体の輝度や透明性を低下させることがない。
また、凹部を封止材で封止することによって、封止材は低硬度で硬化収縮が小さいため、封止材が硬化収縮によって凹部からのハガレたり、ワイヤーが断線するのを抑制することができる。
図4において、光半導体素子封止体400は図3に示す光半導体素子封止体300の上にレンズ401を有する。レンズ401は本発明のシリコーン樹脂組成物を用いて形成されてもよい。
図5において、光半導体素子封止体500は、光半導体素子503と、凹部(図示せず。)を有する枠体(図示せず。)を含む基板510と、封止材502とを有し、光半導体素子503は凹部の底部(図示せず。)に配置され、枠体は凹部の側面(図示せず。)に第11族の金属(例えば、銀)から得られるリフレクタ520を備え、ランプ機能を有する樹脂506の内部に基板510、インナーリード505を有し、封止材502が上述のシリコーン樹脂組成物から得られ、封止材502は光半導体素子503およびリフレクタ520を封止する光半導体素子封止体である。封止材502は耐硫化性を有する。
図5において、枠体(図示せず。)と基板510とを一体に形成することができる。
リフレクタ520は凹部の側面および底部(図示せず。)とを一体的に形成されていてもよい。
光半導体素子503は、基板510上にマウント部材501で固定されている。マウント部材としては、例えば、銀ペースト、樹脂が挙げられる。
光半導体素子503の各電極(図示せず。)は導電性ワイヤー507によってワイヤーボンディングさせている。
樹脂506を本発明のシリコーン樹脂組成物を用いて形成することができる。
図6は、本発明のシリコーン樹脂組成物および/または本発明の光半導体素子封止体を用いたLED表示器の一例を模式的に示す図である。
図6において、LED表示器600は、光半導体素子封止体601を筐体604の内部にマトリックス状に配置し、光半導体素子封止体601を封止材606で封止し、筐体604の一部に遮光部材605を配置して構成されている。本発明のシリコーン樹脂組成物を封止材606に使用することができる。また、光半導体素子封止体601として本発明の光半導体素子封止体を使用することができる。
<ポリシロキサンの製造>
1.ポリシロキサン2
500mLの3つ口フラスコに攪拌機とリフラックスコンデンサーを備え付け両末端にシラノール基を有するポリシロキサン(ポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール、重量平均分子量49,000、商品名ss10、信越化学工業社製。以下同様。)を100重量部、テトラメトキシシランを10重量部、および酢酸を0.1重量部添加し窒素雰囲気下で100℃の条件下で6時間反応させた。1H−NMR分析によりss10が有するシラノール基の消失を確認した。得られたオルガノシロキサンをポリシロキサン2とした。ポリシロキサン2の主たる構造は以下の式で示される。ポリシロキサン2は両末端トリメトキシシリルシロキサンである。ポリシロキサン2の重量平均分子量(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(GPC)によりポリスチレン換算で表わされる重量平均分子量。以下同様。)は55,000だった。
500mLの3つ口フラスコに攪拌機とリフラックスコンデンサーを備え付け両末端にシラノール基を有するポリシロキサン(ss10)を100重量部、メトキシ基を有するメトキシオリゴマー(KC−89、信越化学工業社製)を10重量部、および酢酸を0.1重量部添加し窒素雰囲気下で140℃の条件下で15時間反応させた。1H−NMR分析によりss10が有するシラノール基の消失を確認した。得られたポリシロキサンをポリシロキサン3とした。ポリシロキサン3の主たる構造は以下の式で示される。オルガノシロキサン3は末端ポリメトキシシリルシロキサンである。ポリシロキサン3の重量平均分子量は60,000だった。
両端にシラノール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)4質量部、および触媒として2−エチルへキサン酸スズ(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80℃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、両末端にメタクリルオキシプロピルジメトキシシリル基を有するポリジメチルシロキサンをポリシロキサン8(M−ss70)とする。ポリシロキサン8の重量平均分子量は35,000であった。
1.(B)1.6−2EHA−Zn
酸化亜鉛(関東化学社製)1モルに対して2−エチルヘキサン酸(関東化学社製)1.6モルを加えて室温下で撹拌し、透明の均一な液体を得た。得られた液体を1.6−2EHA−Znとする。
2.(B)1.8−2EHA−Zn
2−エチルヘキサン酸の量を1.8モルに代えたほかは上記の(B)1.6−2EHA−Znと同様にして製造を行い、透明の均一な液体を得た。得られた液体を1.8−2EHA−Znとする。
3.(B)P(O)1.5Zn
酸化亜鉛(関東化学社製)1モルに対してリン酸1.5モルを加えて室温下で撹拌し、透明の均一な液体を得た。得られた液体をP(O)1.5Znとする。
4. 1.2−2EHA−Zn
2−エチルヘキサン酸の量を1.2モルに減らして代えたほかは上記の(B)1.6−2EHA−Znと同様にして製造を行い酸化亜鉛の残渣が混合していると思われる白色の液体が得られた。得られた液体を1.2−2EHA−Znとする。
5. 2.0−2EHA−Zn
2−エチルヘキサン酸の量を2.0モルに代えたほかは上記の(B)1.6−2EHA−Znと同様にして製造を行い、透明の均一な液体を得た。得られた液体を2.0−2EHA−Znとする。
以下に示す方法で透過率、耐硫化性を評価した。結果を第1表〜第4表に示す。
1.透過率
下記のようにして得られた組成物を下記の条件下で硬化させ、得られた透過率測定用硬化サンプル(硬化サンプルの厚さ:2mm)についてそれぞれ、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)を用いて波長400nmにおける透過率を測定した。硬化サンプルが白濁した場合は透過率に代えてその結果を「白濁」と示す。
2.1.硬化サンプル作製:銀メッキ上に下記のとおり製造したシリコーン樹脂組成物を厚さ1mm程度になるよう塗布し、シリコーン樹脂組成物を以下の硬化条件で硬化させて、耐硫化性評価用の硬化サンプルを作製した。
分光反射率維持率=(耐硫化試験後の分光反射率/耐硫化試験前の分光反射率)×100
分光反射率維持率が80%以上の場合耐硫化性が優れるとして「○」と評価し、80%未満の場合を「×」として評価した。
・シリコーン樹脂組成物が(c)縮合触媒1〜3を含有する場合:150℃の条件下で24時間加熱
・シリコーン樹脂組成物がヒドロシリル触媒(付加型硬化触媒)を含有する場合:150℃の条件下で6時間加熱
・シリコーン樹脂組成物が熱ラジカル開始剤を含有する場合:150℃の条件下で3時間加熱
・シリコーン樹脂組成物が光ラジカル開始剤を含有する場合:高圧水銀灯照射条件下で積算光量8,000mJ/cm2照射
・シリコーン樹脂組成物が酸無水物およびアミン化合物を含有する場合:150℃の条件下で5時間加熱
・シリコーン樹脂組成物がルイス酸触媒を含有する場合:150℃の条件下で3時間加熱
下記第1表〜第4表に示す成分を同表に示す量(単位:質量部)で用い、これらを真空かくはん機で均一に混合してシリコーン樹脂組成物を製造した。
(a)ポリシロキサン1:ss10(信越化学工業)、ポリジメチルシロキサン−α,ω−ジオール、重量平均分子量49,000、反応性官能基シラノール基、平均官能基数2個
(a)ポリシロキサン2:上述のとおり製造した両末端トリメトキシシリルシロキサン、重量平均分子量55,000、反応性官能基としてメトキシシリル基を有する、平均官能基数6個
(a)ポリシロキサン3:上述のとおり製造した末端ポリメトキシシリルシロキサン、重量平均分子量60,000、反応性官能基としてメトキシシリル基を有する、平均官能基数14個
(a)ポリシロキサン4:PRX−413、東レ・ダウコーニング社製、両末端シラノールジメチルシリコーンオイル、重量平均分子量4,000、反応性官能基としてシラノール基を有する、平均官能基数2個
(a)ポリシロキサン10:シラノール基およびフェニル基を有する、メチルフェニルジクロロシランの加水分解縮合物。メチルフェニルジクロロシラン100gを室温の条件下で3時間反応させて得られた。(重量平均分子量:870、反応性官能基:シラノール基)
(b)ポリシロキサン5:シラン化合物(シリコーンアルコキシオリゴマー)、反応性官能基アルコキシシリル基、平均官能基数0<n<2[RmSi(OR′)nO(4−m−n)/2(式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基、アルケニル基またはアリール基であり、R′は炭素数1〜6のアルキル基であり、mは0<m<2、nは、m+nは0<m+n≦3である)。重量平均分子量6,000。商品名x−40−9246、信越化学工業社製。
(b)ポリシロキサン11:アルコキシシリル基およびフェニル基を有し、シラノール基を有さないシリコーンアルコキシオリゴマー(KR−9218、信越化学工業社製、反応性官能基:アルコキシシリル基)
(c)縮合触媒1:トリブトキシナフテン酸Zr(0.03質量部、5.3×10-5モル)とジブチルスズジアセテート(日東化成社製、0.02質量部、5.7×10-5モル)との混合物
トリブトキシナフテン酸Zrの製造は以下のとおりである。
87.5質量%濃度のジルコニウムテトラブトキシド(関東化学社製)11.4g(0.026mol)とナフテン酸(東京化成社製、カルボキシ基に結合する炭化水素基の炭素原子数の平均:15、中和価220mg、以下同様。)6.6g(0.026mol)とを三ツ口フラスコに投入し窒素雰囲気下、室温で2時間程度攪拌し目的合成物とした。
なお、ナフテン酸の中和価はナフテン酸1gを中和するのに必要なKOHの量である。
合成物の定性はフーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)を用いてその分析を行った。その結果、カルボン酸由来のCOOHに帰属される1700cm-1付近の吸収が反応後は消失し、1450〜1560cm-1付近のCOOZrに由来するピークを確認した。
トリブトキシナフテン酸Zrが有するナフテート基(R1COO−)中のR1の平均炭素原子数は15である。
(c)縮合触媒2:モノブチルトリス2−エチルヘキサノエートスズ(日東化成社製)
(c)硬化触媒3:トリブトキシハフニウムモノナフテート[テトラブトキシハフニウム(Gelst社製)4.71g(0.01モル)に対してナフテン酸(東京化成工業社製)2.54g(0.01モル)を三つ口フラスコに投入し窒素雰囲気下、室温で2時間程度撹拌し目的合成物とした。]
(d)ポリシロキサン6:ビニル基を有するジメチルポリシロキサン、商品名DMS−V35(Gelest社製)、重量平均分子量49,500、反応性官能基としてビニル基を有する、平均官能基数2個
(e)ポリシロキサン7:ハイドロジェンシリル基を有するメチルポシリロキサン、商品名KF−9901(信越化学工業社製)、重量平均分子量1,500、反応性官能基としてハイドロジェンシリル基を有する、平均官能基数20個
(f)ヒドロシリル触媒:白金−シクロビニルメチルシロキサン錯体、SIP6832.2、Gelest社製
(g)ポリシロキサン8:上述のとおり製造した、両末端にメタクリルオキシプロピルジメトキシシリル基を有するポリジメチルシロキサン(M−ss70)、重量平均分子量35,000、反応性官能基としてメタクリルオキシ基を有する、平均官能基数2個
(h)熱ラジカル開始剤:パーブチルO(日本油脂社製)
(h)光ラジカル開始剤:イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)
(i)ポリシロキサン9:両末端エポキシ基含有ポリシロキサン、重量平均分子量3,500、反応性官能基としてエポキシ基を有する、平均官能基数2個、商品名x−22−163B(信越化学工業社製)
(j)酸無水物:DMS−Z21(下記式で表される両末端無水コハク酸変性シリコーン、Gelest社製)、重量平均分子量800
(j)アミン化合物:特殊アミン(サンアプロ社製)
(j)ルイス酸触媒:トリフルオロホウ素エチルエーテラート錯体(東京化成工業社製)
(D)ホウ素化合物:ホウ酸トリメチルシリル(東京化成工業社製)
(D)リン酸エステル:正リン酸トリエチル(東京化成工業社製)
(E)密着付与剤1:ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン(商品名:Z6830、東レ・ダウコーニング社製)
(E)密着付与剤2:トリス(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート(商品名:x−12−965、信越化学工業社製)
(B)1.6−2EHA−Zn、(B)1.8−2EHA−Zn、(B)P(O)1.5Zn:上述のとおり製造した亜鉛化合物
1.2−2EHA−Zn、2.0−2EHA−Zn:上述のとおり製造した化合物
第1表〜第4表に示す結果から明らかなように、亜鉛化合物を含有しない比較例I−2、II−1、III−1、IV−1は、72時間後に銀が変色してしまい耐硫化性が低かった。また酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して反応させる酸の量が1.5モル未満の比較例I−1、II−3、III−3、IV−3はシリコーン樹脂組成物および硬化物の両方が白濁してしまい透明性に劣った。硬化性シリコーン樹脂組成物100質量部に対して亜鉛化合物5質量部を超える量で含有する、比較例I−3、比較例II−2、比較例III−2、比較例IV−2は得られた硬化サンプルが白濁した。酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して反応させる酸の量が2モル以上である参考例I−1〜4、II−1〜3、III−1、IV−1は72時間後に銀が変色してしまい長期にわたる耐硫化性が低かった。
これに対して、実施例I−1〜10、実施例II−1〜3、実施例III−1〜4、実施例IV−1〜4の組成物を用いて得られたシリコーン樹脂層で覆われた銀の部材は、72時間後も変色がなく長期にわたって耐硫化性が高い。したがって本発明の組成物は長期間硫化水素をトラップすることができる。
また、実施例I−1〜10、実施例II−1〜3、実施例III−1〜4、実施例IV−1〜4の組成物を用いて得られたシリコーン樹脂層にはクラックの発生はなかった。
102、202 シリコーン樹脂層
120、220 部材
203 光半導体素子
300、400、500 光半導体素子封止体
301、501 マウント部材
302、502 凹部、シリコーン樹脂層
303、503 光半導体素子
304 枠体
306 斜線部(シリコーン樹脂層)
307、507 導電性ワイヤー
308 シリコーン樹脂層(その他の透明な層)
309 外部電極
312、314 端部
310、510 基板
320、520 リフレクタ
401 レンズ
506 樹脂
600 LED表示器
601 光半導体素子封止体
604 筐体
605 遮光部材
606 封止材
Claims (10)
- (A)硬化性シリコーン樹脂組成物100質量部に対して、
(B)酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸化亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛および硝酸亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種:1モルに対して酸を1.5モル以上2モル未満反応させることによって得られる亜鉛化合物0.01〜5質量部を含有し、
前記酸が炭素原子数2〜30の飽和カルボン酸、リン酸およびこれらのエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種である、シリコーン樹脂組成物。 - 銀の部材の上に請求項1に記載のシリコーン樹脂組成物を厚さ1mmに付与し硬化させて、前記部材とシリコーン樹脂層とを有する積層体とし、
前記積層体を理論値560ppmの硫化水素ガス中に25℃の条件下で置く耐硫化試験を行い、前記耐硫化試験の前および前記耐硫化試験開始から72時間後における、前記積層体の分光反射率を分光反射率計を用いて測定し、前記分光反射率を式[分光反射率維持率=(耐硫化試験後の分光反射率/耐硫化試験前の分光反射率)×100]に当てはめ、前記式から算出される分光反射率維持率が80%以上である、請求項1に記載のシリコーン樹脂組成物。 - 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(a)シラノール基もしくはケイ素原子に結合した加水分解性基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、ならびに(b)加水分解性シラン、その加水分解物およびその加水分解縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のシラン化合物のうちの一方または両方と、(c)縮合触媒とを含む請求項1又は2に記載のシリコーン樹脂組成物。
- 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(d)ケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、(e)ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有するポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、および(f)ヒドロシリル化触媒を含み、前記水素原子の量が前記アルケニル基1モル当たり0.1〜5.0モルである請求項1〜3のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
- 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(g)1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサン、ならびに(h)熱重合開始剤および/または光重合開始剤を含む請求項1〜4のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
- 前記(A)硬化性シリコーン樹脂組成物が、(i)エポキシ基を有するオルガノポリシロキサンを含む請求項1〜5のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
- 銀の存在下で使用される請求項1〜6のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物から得られるシリコーン樹脂層と銀を含む部材とを有するシリコーン樹脂含有構造体。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物から得られるシリコーン樹脂層で光半導体素子および銀を含む部材を封止する光半導体素子封止体。
- 銀の存在下で請求項1〜7のいずれかに記載のシリコーン樹脂組成物を硬化させる硬化工程を含むシリコーン樹脂組成物の使用方法。
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