JP5739380B2 - 硬化性樹脂組成物、その硬化物及びそれを用いた光半導体デバイス - Google Patents
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Description
少なくとも、無機蛍光体粒子と1nm以上〜100nm未満の1次径ナノ粒子が添加された硬化性樹脂組成物であって、前記ナノ粒子は、体積換算Q3で平均粒径が100nm以上20μm以下の2次凝集粒子の形態で分散されているものであることを特徴とする硬化性樹脂組成物を提供する。
(A)下記一般式(1)で表される構造を有する化合物:
(B)下記平均組成式(2)で表される構造を有する化合物:
R3 aHbSiO(4−a−b)/2 (2)
(式中、R3は、互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の、ケイ素原子に結合した一価炭化水素基(但し、脂肪族不飽和基を除く)であり、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.001≦b≦1.0、かつ0.8≦a+b≦3.0を満足する正数である。)
(C)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
を含む硬化性シリコーン組成物であることを特徴とする硬化性樹脂組成物であることが好ましい。
(D)下記平均組成式(3)で表される構造を有する化合物:
Rc(C6H5)dSiO(4−c−d)/2(3)
[式中、Rは、同一又は異なり、置換もしくは非置換の、一価炭化水素基又はアルコキシ基及び水酸基のいずれかであり、全Rのうち0.1〜80mol%がアルケニル基であり、c,dは1≦c+d≦2、0.20≦d/(c+d)≦0.95を満たす正数である。]
(E):(X)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する有機ケイ素化合物と、(Y)ヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素化合物との付加反応生成物であって、かつ、ケイ素原子に結合した炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素基含有有機ケイ素化合物、
(F):ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有するシロキサン化合物又は有機変性シロキサン化合物及び両者の組み合わせのいずれか、
(C):白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
を含む硬化性変性シリコーン組成物であることが好ましい。
で表される基、および下記構造式(6):
R”は独立に非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基または炭素原子数1〜6アルコキシ基である]
前述のように、低粘度の硬化性樹脂組成物を用いて無機蛍光体粒子を分散した封止剤をパッケージ基板に充填する際にも、製造初期と製造後期で同量の無機蛍光体粒子を含有することによって、演色性を維持出来る光半導体デバイス用硬化性樹脂組成物が求められていた。
目的とする製品における、種々形状・比重を有する無機蛍光体粒子の沈降防止効果が得られるように、硬化性樹脂組成物中で適度に凝集した二次粒子(Q3で平均粒径が100nm以上20μm以下)が得られるように選択すればよく、更に、目的に応じた屈折率のナノ粒子を用いればよい。例えば、シリカであれば、ヒュームドシリカ、溶融シリカ等の乾式法で製造されたシリカや、コロイダルシリカ、ゾルゲルシリカ、沈殿シリカ等の湿式法で製造されたシリカが挙げられる。その他、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムが挙げられる。なかでも、揮発成分が少なく、高い透明性が得られるヒュームドシリカやアルミナが好適に用いられる。
ナノ粒子の添加量は、無機蛍光体粒子の沈降防止作用の効果が得られれば特に制約はないが、好ましくは硬化性樹脂組成物100質量部に対して、前記ナノ粒子50質量部以下が好ましく、より好ましくは20質量部以下である。前記の添加量であればディスペンス工程中のノズル詰りの原因となる恐れがなくなる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物及び硬化性変性シリコーン樹脂組成物は、発光ダイオード、LED素子封止材料等の光学用コーティング材料として有用であって、硬化性シリコーン樹脂組成物であれば次に例示するような組成物が好ましいが、これに限定されるわけではない。
以下、本発明に有効な硬化性シリコーン樹脂組成物は以下(A)〜(C)成分、更に(D)成分を含むものであることが好ましい。この各成分につき、詳細に説明する。
(A)成分
本発明で用いられる(A)成分は、主鎖がジアリールシロキサン単位の繰り返しを有する直鎖状のジオルガノポリシロキサンである。(A)成分のオルガノポリシロキサンは、一種単独で用いてもよく、分子量、ケイ素原子に結合した有機基の種類等が相違する二種以上を併用してもよい。
(A)下記式(1)で表される構造を有する化合物:
(B)成分は、1分子あたり少なくとも2個のケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を有し、そして脂肪族不飽和基を有さない有機ケイ素化合物(SiH基含有有機ケイ素化合物)であり、(A)成分とヒドロシリル化付加反応し、架橋剤として作用する。(B)成分は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。(B)成分としては、1分子あたり少なくとも2個のSiH基を有するケイ素化合物である限り、公知のいかなる化合物でも使用することができる。
前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中に少なくとも2個(通常、2〜300個程度)、好ましくは3個以上(通常、3〜200個、好ましくは4〜100個程度)のSiH基を有する。前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンが直鎖状構造又は分岐鎖状構造を有する場合、これらのSiH基は、分子鎖末端及び分子鎖非末端部分のどちらか一方にのみ位置していても、その両方に位置していてもよい。
前記オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、下記平均組成式(2)で示されるものを用いることができる。
R3 aHbSiO(4−a−b)/2 (2)
(式中、R3は、前記脂肪族不飽和基以外の互いに同一又は異種の非置換もしくは置換の、ケイ素原子に結合した一価炭化水素基であり、a及びbは、0.7≦a≦2.1、0.001≦b≦1.0、かつ0.8≦a+b≦3.0、好ましくは1.0≦a≦2.0、0.01≦b≦1.0、かつ1.5≦a+b≦2.5を満足する正数である。)
上記平均組成式(2)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、式:R3HSiOで示されるオルガノハイドロジェンシロキサン単位を少なくとも4個含む環状化合物、式:R3 3SiO(HR3SiO)sSiR3 3で示される化合物、式:HR3 2SiO(HR3SiO)sSiR3Hで示される化合物、式:HR3SiO(HR3SiO)s(R3 2SiO)tSiR3 2Hで示される化合物等が挙げられる。上記式中、R3は前記の通りであり、s及びtは1以下の正数である。
(C)成分の白金族金属系ヒドロシリル化触媒としては、(A)成分中のケイ素原子結合脂肪族不飽和基と(B)成分中のSiH基とのヒドロシリル化付加反応を促進するものであればいかなる触媒を使用してもよい。(C)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。(C)成分としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属や、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサン又はアセチレン化合物との配位化合物、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属化合物が挙げられるが、特に好ましくは白金化合物である。
本発明に有効に使用される硬化性シリコーン樹脂組成物は、硬化後の硬度を得る目的として、(D)成分を添加しても良い。
使用される(D)成分は、下記平均組成式(3)で示される分岐状または三次元構造のオルガノポリシロキサンである。
Rc(C6H5)dSiO(4−c−d)/2 (3)
[式中、Rは、同一又は異なり、置換もしくは非置換の一価炭化水素基、アルコキシ基または水酸基であり、全Rのうち0.1〜80mol%がアルケニル基であり、c,dは1≦c+d≦2、0.20≦d/(c+d)≦0.95を満たす正数である。]
ここで、式(3)において、C6H5はフェニル基であり、Rはフェニル基を除く置換又は非置換の一価炭化水素基、アルコキシ基もしくは水酸基であり、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは1〜10の非置換又は置換の一価炭化水素基、アルコキシ基もしくは水酸基であり、このような炭化水素基としては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチ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、フェニル基を除くアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基等のアルケニル基などの不飽和炭化水素基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基などが挙げられ、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、フェノキシ基等の非置換のアルコキシ基の他、メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基等のアルコキシ置換アルコキシ基などが挙げられる。
(D)成分の配合量は、硬化後の樹脂組成物の硬度が目的とする値になるように十分な量であるが、通常、(A)成分100質量部に対して、(D)成分は0質量部〜500質量部となる量である。
本発明に有効な硬化性変性シリコーン樹脂組成物の各成分につき、詳細に説明する。
(E)成分
(E)成分は、(X)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する有機ケイ素化合物と、(Y)ヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素化合物との付加反応生成物であって、かつ、ケイ素原子に結合した炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素基含有有機ケイ素化合物である。
この(E)成分の反応原料であり、(X)はSiH基を少なくとも2個有する化合物であり、好ましくは、
(X)下記一般式(4):
で表される基、および下記構造式(6):
R”は独立に非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基または炭素原子数1〜6アルコキシ基である]
(X)上記一般式(4)で表されるケイ素原子に結合した水素原子(以下、「SiH」ということがある)を1分子中に2個有する化合物において、上記一般式(4)中のAが上記一般式(5)で表される2価の基である場合、該化合物としては、下記一般式(7):
で表される化合物が挙げられる。
また、R”,R’が上記アルコキシ基である場合としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等が挙げられる。
上記の中でも、上記R”およびR’としては、アルケニル基およびアルケニルアリール基以外のものが好ましく、特に、その全てがメチル基であるものが、工業的に製造することが容易であり、入手しやすいことから好ましい。
HMe2SiOSiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)4SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)8SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)12SiMe2H
なお、この上記一般式(4)で表される化合物は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
で表される化合物が挙げられる。
上記一般式(8)中のR”としては、上記一般式(7)中のR”について記載したものと同じ基が挙げられ、アルケニル基およびアルケニルアリール基以外のものであるものが好ましく、特に、その全てがメチル基であるものが好ましい。
構造式:HMe2Si−p−C6H4−SiMe2H
で表される 1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、
構造式:HMe2Si−m−C6H4−SiMe2H
で表される 1,3−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン等のシルフェニレン化合物が挙げられる。
更に、この(E)成分の反応原料である上記(X)成分は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
この(E)成分の反応原料である(Y)付加反応性(ヒドロシリル化反応性)炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素において、前記「付加反応性」とは、ケイ素原子に結合した水素原子の付加(ヒドロシリル化反応として周知)を受け得る性質を意味する。
また、前記(Y)成分は、(i)多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子のうち、隣接する2つの炭素原子間に付加反応性炭素−炭素二重結合が形成されているもの、(ii)多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子に結合した水素原子が、付加反応性炭素−炭素二重結合含有基によって置換されているもの、または、(iii)多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子のうち、隣接する2つの炭素原子間に付加反応性炭素−炭素二重結合が形成されており、かつ、多環式炭化水素の多環骨格を形成している炭素原子に結合した水素原子が付加反応性炭素−炭素二重結合含有基によって置換されているもののいずれかであっても良い。
下記構造式(y):
で表されるジシクロペンタジエン等が挙げられる。
本発明組成物の(E)成分は、SiHを1分子中に2個有する上記(X)成分の1モルに対して、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する上記(Y)成分の1モル以上10モル以下、好ましくは1モル以上5モル以下の過剰量を、ヒドロシリル化反応触媒の存在下で付加反応させることにより、SiHを有しない付加反応生成物として得ることができる。
N−M−(N′−M)p−N (9)
(式中、Mは上記(X)成分の化合物の二価の残基であり、Nは上記(Y)成分の多環式炭化水素の一価の残基であり、N′は上記(Y)成分の二価の残基であり、pは0〜10、好ましくは0〜5の整数である)
で表される化合物が挙げられる。
なお、上記 (N′−M) で表される繰り返し単位の数であるpの値については、上記(X)成分1モルに対して反応させる上記(Y)成分の過剰モル量を調整することにより設定することが可能である。
で表される一価の残基(以下、これら6者を区別する必要がない場合は、これらを「NB基」と総称し、また、前記6者の構造を区別せずに「NB」と略記する。);
上記一般式(9)中のN’としては、具体的には、例えば、下記構造式:
で表される二価の残基が挙げられる。
但し、上記構造式で表される非対称な二価の残基は、その左右方向が上記記載のとおりに限定されるものではなく、上記構造式は、実質上、個々の上記構造を紙面上で180度回転させた構造をも含めて示している。
NB−Me2SiOSiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)SiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)4SiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)8SiMe2−NB
NB−Me2SiO(Me2SiO)12SiMe2−NB
NB−Me2Si−p−C6H4−SiMe2−NB
NB−Me2Si−m−C6H4−SiMe2−NB
DCP−Me2SiO(Me2SiO)SiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)4SiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)8SiMe2−DCP
DCP−Me2SiO(Me2SiO)12SiMe2−DCP
DCP−Me2Si−p−C6H4−SiMe2−DCP
DCP−Me2Si−m−C6H4−SiMe2−DCP
更に、本発明の(E)成分は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
本発明の(F)成分は、SiHを1分子中に3個以上有するシロキサン化合物又は有機変性シロキサン化合物である。該(F)成分中のSiHが、上記(E)成分が1分子中に少なくとも2個有する付加反応性炭素−炭素二重結合とヒドロシリル化反応により付加して、3次元網状構造の硬化物を与える。
該(F)成分としては、例えば、下記一般式(10):
で表される環状シロキサン系化合物が挙げられる。
上記の中でも、前記R4としては、特に、その全てがメチル基であるもの(例えば、(F)成分が、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン)が、工業的に製造することが容易であり、入手しやすいことから好ましい。
で表される化合物が挙げられる。
(HMeSiO)3
(HMeSiO)4
(HMeSiO)3(Me2SiO)
(HMeSiO)4(Me2SiO)
HMe2SiO(Ph2SiO)2(MeHSiO)2SiMe2H
(HMe2SiO)3SiPh
本発明の(C)成分であるヒドロシリル化反応触媒は、上記の硬化性シリコーン樹脂組成物で記載したものと同じである。
本発明組成物への(C)成分の配合量は、触媒としての有効量であれば、特に制限されないが、上記(E)成分と(F)成分との合計質量に対して、通常、1〜500ppm、特に2〜100ppm程度となる量を配合することが好ましい。前記範囲内の配合量であれば、硬化反応に要する時間が適度のものとなり、硬化物が着色する等の問題を生じることがない。
本発明の組成物には、前記(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)成分及び、無機蛍光体粒子、ナノ粒子以外にも、その他の任意の成分を配合することができる。その具体例としては、以下のものが挙げられる。これらのその他の成分は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本発明の組成物には、(B)成分あるいは(F)成分と付加反応する脂肪族不飽和基含有化合物を配合してもよい。このような脂肪族不飽和基含有化合物としては、硬化物の形成に関与するものが好ましく、1分子あたり少なくとも2個の脂肪族不飽和基を有するオルガノポリシロキサンが挙げられる。その分子構造は、例えば、直鎖状、環状、分岐鎖状、三次元網状等、いずれでもよい。
本発明の組成物には、ポットライフを確保するために、付加反応制御剤を本発明組成物に配合することができる。付加反応制御剤は、上記(C)成分のヒドロシリル化触媒に対して硬化抑制効果を有する化合物であれば特に限定されず、従来から公知のものを用いることもできる。その具体例としては、トリフェニルホスフィンなどのリン含有化合物;トリブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾールなどの窒素含有化合物;硫黄含有化合物;アセチレンアルコール類(例えば、1−エチニルシクロヘキサノール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール)等のアセチレン系化合物;アルケニル基を2個以上含む化合物;ハイドロパーオキシ化合物;マレイン酸誘導体などが挙げられる。
また、本組成物は、その接着性を向上させるための接着付与剤を含有してもよい。この接着付与剤としては、シランカップリング剤やその加水分解縮合物等が挙げられる。シランカップリング剤としては、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、イソシアヌレート基含有シランカップリング剤、アミノ基含有シランカップリング剤、メルカプト基含有シランカップリング剤等公知のものが用いられ、(A)成分と(B)成分の合計100質量部あるいは(E)成分と(F)成分の合計100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.3〜10質量部用いることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物中には、上記(E)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合が未反応のまま残存している場合があり、或いは、
下記構造式(i):
下記構造式(ii):
なお、この酸化防止剤を使用する場合、その配合量は、酸化防止剤としての有効量であれば、特に制限されず、上記(E)成分と(F)成分との合計質量に対して、通常、10〜10,000ppm、特に100〜1,000ppm程度配合することが好ましい。前記範囲内の配合量であれば、酸化防止能力が十分発揮され、着色、白濁、酸化劣化等の発生がなく光学的特性に優れた硬化物を得ることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、公知の硬化条件下、公知の硬化方法により硬化させることができる。具体的には、通常、80〜200℃、好ましくは100〜160℃で加熱することにより、該組成物を硬化させることができる。加熱時間は、0.5分〜5時間程度で、1分〜3時間程度でよい。LED封止用等精度が要求される場合は、硬化時間を長めにすることが好ましい。得られる硬化物の形態に制限はなく、例えば、ゲル硬化物、エラストマー硬化物及び樹脂硬化物のいずれであってもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物は、通常の付加硬化性シリコーン組成物の硬化物と同様に耐熱性、耐寒性、電気絶縁性に優れる。図1に本発明の組成物を使用した光半導体デバイスの例を示す。光半導体素子3は、ワイヤー2によりワイヤーボンディングされており、該光半導体素子3に本発明の組成物からなる封止材1を塗布し、塗布された封止剤1を公知の硬化条件下で公知の硬化方法により、具体的には上記した通りに硬化させることによって封止することができる。
本発明の組成物からなる封止材1によって封止される光半導体素子3には、例としてLED、半導体レーザー、フォトダイオード、フォトトランジスタ、太陽電池、CCD等が挙げられる。
MH:(CH3)2HSiO1/2
M:(CH3)3SiO1/2
MVi:(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2
MVi3:(CH2=CH)3SiO1/2
DH:(CH3)HSiO2/2
Dφ:(C6H6)2SiO2/2
D:(CH3)2SiO2/2
DVi:(CH2=CH)(CH3)SiO2/2
Tφ:(C6H6)SiO3/2
Q:SiO4/2
((A)成分)平均組成式:MVi 2Dφ 2.8のシリコーンオイル:100質量部、
((B)成分)平均組成式:MHDH 2Dφ 2MHで表されるメチルハイドロジェンシロキサン:51.3質量部、
((C)成分)塩化白金酸/1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌してシリコーン組成物1を調製した。
組成物1の室温での粘度を測定したところ、700mPa・sであった。
(E)成分の調製
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLの4つ口フラスコに、ビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成社製;5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンと6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンとの略等モル量の異性体混合物)60g(0.5モル)を加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これに、5質量%の白金金属を担持したカーボン粉末0.02g添加し、攪拌しながら1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン38.8g(0.2モル)を25分間かけて滴下した。滴下終了後、更に90℃で加熱攪拌を24時間行った後、室温まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンをろ過して除去し、過剰のビニルノルボルネンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(25℃における粘度:1220mm2/s)79gを得た。
(1)p−フェニレン基を1個有する化合物:NBMe2Si−p−C6H4−SiMe2NB:約 72モル%、
(2)p−フェニレン基を2個有する化合物:約24モル%(下記に代表的な構造式の一例を示す)、
(F)成分の調製
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLの4つ口フラスコに、トルエン80gおよび1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン 115.2g(0.48モル)を加え、オイルバスを用いて117℃に加熱した。これに、5質量%の白金金属を担持したカーボン粉末0.05g添加し、攪拌しながらビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成社製;5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンと6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンとの略等モル量の異性体混合物)48g(0.4モル)を16分間かけて滴下した。滴下終了後、更に125℃で加熱攪拌を16時間行った後、室温まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンをろ過して除去し、トルエンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(25℃における粘度:2,500mm2/s)152gを得た。
反応生成物を、FT−IR、NMR、GPC等により分析した結果、この生成物は、
(1)テトラメチルシクロテトラシロキサン環を1個有する化合物:約6モル%(下記に代表的な構造式の一例を示す)、
の混合物であることが判明した。なお、前記混合物全体としてのSiHの含有割合は、0.63モル/100gであった。
((E)成分) 合成例1で得られた反応生成物:60質量部、
((F)成分) 合成例2で得られた反応生成物:30質量部
((C)成分)塩化白金酸/1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌してシリコーン組成物2を調製した。
組成物2の室温での粘度を測定したところ、300mPa・sであった。
((A)成分)平均組成式:MD3.4DVi 6.5Dφ 8.6Mのシリコーンオイル:23質量部、平均組成式:MVi 2Dφ 2.8のシリコーンオイル:80質量部、
((B)成分)平均組成式:MHDH 2Dφ 2MHで表されるメチルハイドロジェンシロキサン:30質量部、
((C)成分)塩化白金酸/1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌してシリコーン組成物3を調製した。
組成物3の室温での粘度を測定したところ、3000mPa・sであった。
((A)成分)平均組成式:MVi 2Dφ 2.8のシリコーンオイル:31質量部、
((B)成分)平均組成式:MHDH 2Dφ 2MHで表されるメチルハイドロジェンシロキサン:6.4質量部、
((C)成分)塩化白金酸/1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
((D)成分)Tφ 0.75DVi 0.25で表される分岐鎖状オルガノポリシロキサン(25℃で固体状、ケイ素原子結合ビニル基の含有率=20モル%、ケイ素原子結合全有機基中のケイ素原子結合フェニル基の含有率=50モル%、標準スチレン換算の重量平均分子量=1600):59質量部
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌してシリコーン組成物4を調製した。
組成物4の室温での粘度を測定したところ、3200mPa・sであった。
((A)成分):M単位とMVi単位とQ単位とから構成され、MVi単位に対するM単位のモル比が6.25であり、Q単位に対するM単位とMVi単位との合計のモル比が0.8であるシリコーンレジン65質量部と、平均組成式:MVi 3D298MVi 3のシリコーンオイル35質量部とを混合し、室温で粘調な液体とした。
((B)成分)平均構造式:MDH 80Mで表されるメチルハイドロジェンシロキサン:8質量部、
((C)成分)塩化白金酸/1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を白金原子含有量として1質量%含有するトルエン溶液:0.06質量部、
エチニルシクロヘキサノール:0.05質量部、及び
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン:3質量部
をよく撹拌してシリコーン組成物5を調製した。
組成物5の室温での粘度を測定したところ、15000mPa・sであった。
配合例1の組成物1を100質量部にナノ粒子として、ナノアルミナ(日本アエロジル(株)製、製品名:AEROXIDE AluC805、平均一次粒径13nm)1.5質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散し、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(a)を調製した。
配合例2の組成物2を100質量部にナノ粒子として、ナノシリカ((株)トクヤマ製、製品名:レオシロールDM30S、平均一次粒径7nm)1質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散し、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(b)を調製した。
配合例3の組成物3を100質量部にナノ粒子として、ナノアルミナ(日本アエロジル(株)製、製品名:AEROXIDE AluC805、平均一次粒径13nm)7.5質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(c)を調製した。
配合例1の組成物1を100質量部にナノ粒子として、二次凝集を和らげる目的として、(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤で、わずかに表面処理を行ったナノアルミナ(日本アエロジル(株)製、製品名:AEROXIDE AluC805、平均一次粒径13nm)1.5質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散し、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(d)を調製した。
配合例4の組成物4を100質量部にナノ粒子として、ナノアルミナ(日本アエロジル(株)製、製品名:AEROXIDE AluC805、平均一次粒径13nm)1.5質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散し、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(e)を調製した。
ナノ粒子を添加することなく、配合例1の組成物1をそのまま用い、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(f)を調製した。
配合例5の組成物5を100質量部にナノ粒子として、ナノシリカ((株)トクヤマ製、製品名:レオシロールDM30S、平均一次粒径7nm)1質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散し、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(g)を調製した。
配合例1の組成物1を100質量部にナノ粒子として、二次凝集防止の目的として、(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤で十分に表面処理を行ったナノアルミナ(日本アエロジル(株)製、製品名:AEROXIDE AluC805、平均一次粒径13nm)1.5質量部を、真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機((株)シンキー製 製品名:ARV−310)を用いて均一に分散し、このときの二次凝集したナノ粒子の粒径を測定した。更に、比重5g/cm3のYAG系の無機蛍光体粒子8質量部を、同様に真空脱気機構を備えた自公転式攪拌機を用いて均一に分散し、組成物(h)を調製した。
島津製作所製 SALD−7100を用いてナノ粒子径分布測定を行った。測定溶液は特に希釈せず、ナノ粒子を分散した原液を用いた。測定溶液の一部を50μmくぼみセルに採取し、その上にスライドガラスをのせ試料セルとし、これを測定部にセットし測定した。測定は同一手順で3度測定を行った。10nmから300μmまでの粒径分布を体積換算Q3で測定し、その平均粒子径(d50)の値の平均値を求めた。
光半導体素子として、InGaNからなる発光層を有し、主発光ピークが450nmのLEDチップ3を、SMD5050パッケージ(I−CHIUN PRECISION INDUSTRY CO.,社製、樹脂部PPA)にそれぞれ搭載しワイヤー2によりワイヤーボンディングし、図1に示すような発光半導体装置を使用した。
封止樹脂は、各実施例、比較例において、作成した硬化性樹脂組成物10gに対し、無機蛍光体粒子を1g計量し、均一混合を行った後、無機蛍光体粒子の沈降の影響がないように直ちにディスペンス用の10ccシリンジに5cc量を移し、待機時間を置かずに前記SMD5050パッケージに規定量塗布を行い、5ccの封止剤1を1ccとなるまで継続して塗布を行い、一連の工程とした。一連の工程で封止剤が充填されたパッケージを150℃、4時間加熱硬化して光半導体パッケージとし、この塗布工程初期と塗布工程後期で得られた各々の光半導体装置10個を任意にサンプリングした。この発光半導体装置10個を全光束測定システム HM−9100(大塚電子(株)製)を用い、全光束値(Lm)及び、色度座標(x)を測定し、平均値を求めた(印加電流IF=20mA)。塗布工程初期と塗布工程後期の色度座標(x)の値を比較した。
一方、実施例1で示した硬化樹脂組成物にナノ粒子を分散しなかった比較例1では無機蛍光体粒子の沈降が確認され、また、工程を通して全光束値及び色座標の差が大きく、従って色のばらつきが大きいものであった。
樹脂組成物の粘度の高い材料を用いた比較例2では、分散後のナノ粒子の二次粒子径が25μmと大きく、無機蛍光体粒子の沈降はなかったものの、ディスペンス工程中でノズル詰りが発生し、良好な光半導体デバイスを製造することが出来なかった。
また、実施例1で示した硬化樹脂組成物に表面処理を十分に行ったナノ粒子を分散した比較例3では、ナノ粒子の二次凝集が抑えられてたために二次粒子径が70nmと小さくなった。このため、無機蛍光体粒子の分散後に粒子の沈降が確認され、工程を通して全光束値及び色座標の差が大きく、従って色のばらつきが大きいものであった。
Claims (9)
- 少なくとも、無機蛍光体粒子と1nm以上〜100nm未満の1次径ナノ粒子が添加された硬化性樹脂組成物であって、前記ナノ粒子は、体積換算Q3で平均粒径が100nm以上20μm以下の2次凝集粒子の形態で分散されているものであり、
前記硬化性樹脂組成物は、
(E):(X)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する有機ケイ素化合物と、(Y)ヒドロシリル化反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素化合物との付加反応生成物であって、かつ、ケイ素原子に結合した炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素基含有有機ケイ素化合物、
(F):ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有するシロキサン化合物又は有機変性シロキサン化合物及び両者の組み合わせのいずれか、
(C):白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
を含む硬化性変性シリコーン組成物であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。 - 前記硬化性樹脂組成物が、更に、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及び変性エポキシ樹脂の少なくとも1種を含むものであることを特徴とする請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記硬化性樹脂組成物の室温における粘度が100mPa・s以上10000mPa・s以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記(Y)成分の多環式炭化水素化合物が、5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンまたは前記両者の組み合わせであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記(F)成分が、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 前記(F)成分が、5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンまたは前記両者の組み合わせと、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとの付加反応生成物であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
- 請求項8に記載の硬化物を使用したものであることを特徴とする光半導体デバイス。
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