JP6057503B2 - 光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物、樹脂封止光半導体素子の製造方法、および樹脂封止光半導体素子 - Google Patents
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Description
(A)25℃における粘度が50〜100,000mPa・sであり、ケイ素原子結合ビニル基を一分子中に少なくとも2個有し、その他のケイ素原子結合有機基が炭素原子数1〜10のアルキル基である、式:SiO4/2で表されるシロキサン単位を有さないオルガノポリシロキサン、
(B)平均単位式:
(ViR2SiO1/2)a(R3SiO1/2)b(SiO4/2)c(HO1/2)d
{式中、Viはビニル基であり、Rは同じかまたは異なる炭素原子数1〜10のアルキル基であり、a、b、cおよびdはいずれも、a+b+c=1、a/(a+b)=0.15〜0.35、c/(a+b+c)=0.53〜0.62、d/(a+b+c)=0.005〜0.03を満たす正数である。}
で表されるオルガノポリシロキサン{(A)成分と(B)成分の合計の15〜35質量%}、
(C)ケイ素原子結合水素原子を一分子中に少なくとも3個有し、ケイ素原子結合有機基が炭素原子数1〜10のアルキル基である、ケイ素原子結合水素原子を0.7〜1.6質量%含有するオルガノポリシロキサン{(A)成分と(B)成分の合計のビニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.8〜2.0モルとなる量}、および
(D)ヒドロシリル化反応用触媒(本組成物を硬化させるのに十分な量)
から少なくともなり、前記(D)成分を含まない組成物の25℃の粘度が3,000〜10,000mPa・sであり、当該粘度(mPa・s)をη25℃とし、前記(D)成分を含まない組成物の100℃での粘度(mPa・s)をη100℃としたとき、式:
Log10η100℃/Log10η25℃
の値が0.830〜0.870であることを特徴とする。この組成物は、硬化して、JIS K 6253に規定のタイプAデュロメータ硬さが60〜80であるシリコーン硬化物を形成するものが好ましい。
(A)成分は、本組成物を硬化して得られるシリコーン硬化物に適度な柔軟性を付与するための成分であり、ケイ素原子結合ビニル基を一分子中に少なくとも2個有し、その他のケイ素原子結合有機基が炭素原子数1〜10のアルキル基である、式:SiO4/2で表されるシロキサン単位を有さないオルガノポリシロキサンである。本成分中のビニル基以外のケイ素原子結合有機基は炭素原子数1〜10のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、ターシャルブチル基等の分岐状アルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基が例示される。本成分の25℃における粘度は50〜100,000mPa・sの範囲内であり、本組成物の取扱作業性が良好であり、また、本組成物を硬化して得られるシリコーン硬化物の機械的強度が良好であることから、300〜50,000mPa・sの範囲内であることが好ましい。このような(A)成分の分子構造は特に限定されず、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状が挙げられる。
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
ViMe2SiO(Me2SiO)310SiMe2Vi
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiMe2Vi
Me3SiO(Me2SiO)140(MeViSiO)20SiMe3
ViMe2SiO(Me2SiO)500(MeViSiO)15SiMe2Vi
ViMe2SiO(Me2SiO)780(MeViSiO)20SiMe2Vi
MeSi{O(Me2SiO)80SiMe2Vi}3
(ViR2SiO1/2)a(R3SiO1/2)b(SiO4/2)c(HO1/2)d
で表されるオルガノポリシロキサンである。式中、Viはビニル基である。また、式中、Rは同じかまたは異なる炭素原子数1〜10のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、ターシャルブチル基等の分岐状アルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基が例示される。また、式中、a、b、cおよびdはいずれも、a+b+c=1、a/(a+b)=0.15〜0.35、c/(a+b+c)=0.53〜0.62、d/(a+b+c)=0.005〜0.03を満たす正数である。なお、a/(a+b)は0.15〜0.35の範囲内の数であり、本組成物に十分な硬化性を付与するため、0.2〜0.3の範囲内の数であることが好ましい。また、c/(a+b+c)は0.53〜0.62の範囲内の数であり、本組成物を硬化して得られるシリコーン硬化物に十分な硬さや機械的強度を付与するため、0.55〜0.60の範囲内の数であることが好ましい。さらに、d/(a+b+c)は0.005〜0.03の範囲内の数であり、本組成物を硬化して得られるシリコーン硬化物に十分な接着性や機械的強度を付与するため、0.01〜0.025の範囲内の数であることが好ましい。
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.32(SiO4/2)0.58(HO1/2)0.02
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.29(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
Me3SiO(Me2SiO)5(MeHSiO)5SiMe3
Me3SiO(MeHSiO)14SiMe3
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
Log10η100℃/Log10η25℃
の値が0.830〜0.870の範囲内であり、好ましくは0.840〜0.860の範囲内であることを特徴とする。これは、この値が上記範囲の下限以上であると、バリが発生し難く、成形性が良好であるからであり、上記範囲の上限以下であると、金型中へ充填性や成形性が良好となるからである。
本方法で使用される封止用樹脂は上記の光半導体封止用硬化性シリコーン組成物である。本方法では、JIS C 2105に規定の熱板法によるゲル化時間が30〜120秒、好ましくは45〜90秒の範囲内となる温度で、光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を用いてトランスファー成形または圧縮成形により光半導体素子を樹脂封止することを特徴とする。これはゲル化時間が上記範囲の下限以上であると、成形時の金型中への充填性が良好となり、一方、上記範囲の上限以下であると、成形時間が短くなり、生産性が向上するからである。
本発明の樹脂封止光半導体素子は、上記の方法により製造されたものである。このような光半導体素子としては、発光ダイオード(LED)が例示される。
光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物において、ヒドロシリル化反応用触媒を含まない組成物の25℃と100℃における粘度をそれぞれ、TA Instruments Advanced Rheometer AR550を用いて測定した。
JIS C 2105-1992「電気絶縁用無溶剤液状レジン試験方法」に準じて、光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物の120℃のゲル化時間を、Alpha Technologies Rheometer MDR 2000Pを用いて測定した。
光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を150℃で2時間加熱して得たシリコーン硬化物の硬さをJIS K 6253-1997「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に規定されたタイプAデュロメータを用いて測定した。
トランスファーモールド装置で組成物を平板のアルミナセラミック基板上に120℃、3分間で成型し、得られた成型物中のボイドの有無およびバリの発生の有無を確認した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン25.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン44.50質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン26.06質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン4.30質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.5モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、および3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.04質量部を均一に混合して硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン30.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン45.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)310SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン10.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン10.56質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン4.30質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.3モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.04質量部を均一に混合して硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン20.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン30.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)310SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン45.19質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)14SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン4.66質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.8モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.05質量部を均一に混合して光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン25.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン37.50質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)310SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン23.37質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン10.00質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン4.00質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.4モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.03質量部を均一に混合して光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン15.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン23.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)310SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン58.20質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン3.67質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が2.0モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.03質量部を均一に混合して光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.04(Me3SiO1/2)0.4(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン15.00質量部、式:
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.47(SiO4/2)0.38(HO1/2)0.0001
で表されるオルガノポリシロキサン20.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン10.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン49.36質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン5.5質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.5モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.04質量部を均一に混合して光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.06(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.50(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン45.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン18.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)310SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン19.70質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン13.55質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)14SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン3.60質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.2モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.05質量部を均一に混合して光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を調製した。
平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.11(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.01
で表されるオルガノポリシロキサン35.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)515SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン25.00質量部、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)160SiMe2Vi
で表されるジメチルポリシロキサン35.94質量部、式:
Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン3.93質量部(前記ポリシロキサン中のケイ素原子結合ビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.0モルとなる量)、白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属含有量約6000ppm)0.10質量部、及び3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール0.03質量部を均一に混合して光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を調製した。
2 リードフレーム
3 リードフレーム
4 ボンディングワイヤ
5 シリコーン硬化物
Claims (3)
- (A)25℃における粘度が50〜100,000mPa・sであり、ケイ素原子結合ビニル基を一分子中に少なくとも2個有し、その他のケイ素原子結合有機基が炭素原子数1〜10のアルキル基である、式:SiO4/2で表されるシロキサン単位を有さないオルガノポリシロキサン、
(B)平均単位式:
(ViR2SiO1/2)a(R3SiO1/2)b(SiO4/2)c(HO1/2)d
{式中、Viはビニル基であり、Rは同じかまたは異なる炭素原子数1〜10のアルキル基であり、a、b、cおよびdはいずれも、a+b+c=1、a/(a+b)=0.15〜0.35、c/(a+b+c)=0.53〜0.62、d/(a+b+c)=0.005〜0.03を満たす正数である。}
で表されるオルガノポリシロキサン{(A)成分と(B)成分の合計の20〜35質量%}、
(C)ケイ素原子結合水素原子を一分子中に少なくとも3個有し、ケイ素原子結合有機基が炭素原子数1〜10のアルキル基である、ケイ素原子結合水素原子を0.7〜1.6質量%含有するオルガノポリシロキサン{(A)成分と(B)成分の合計のビニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.8〜2.0モルとなる量}、および
(D)ヒドロシリル化反応用触媒(本組成物を硬化させるのに十分な量)
から少なくともなり、前記(D)成分を含まない組成物の25℃の粘度が3,000〜10,000mPa・sであり、当該粘度(mPa・s)をη25℃とし、前記(D)成分を含まない組成物の100℃での粘度(mPa・s)をη100℃としたとき、式:
Log10η100℃/Log10η25℃
の値が0.830〜0.870である光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物。 - 硬化して、JIS K 6253に規定のタイプAデュロメータ硬さが60〜80であるシリコーン硬化物を形成する、請求項1記載の光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物。
- JIS C 2105に規定の熱板法によるゲル化時間が30〜120秒となる温度で、請求項1記載の光半導体素子封止用硬化性シリコーン組成物を用いてトランスファー成形または圧縮成形により光半導体素子を樹脂封止することを特徴とする樹脂封止光半導体素子の製造方法。
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