JP6070498B2 - 蛍光体含有層と白色顔料含有層を有する熱硬化性シリコーン樹脂シート、それを使用する発光装置の製造方法及び封止発光半導体装置 - Google Patents
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Description
常温で可塑性の固体もしくは半固体の状態の蛍光体を含有する熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる層(2)と、白色顔料を含有する熱硬化したシリコーン樹脂組成物からなる層(1)とを含む熱硬化性シリコーン樹脂シートを提供する。
前記の層(2)が、
(A)実質的にR1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 aR4 bSiO(4-a-b)/2単位からなり(ここで、R1、R2、及びR3は独立に、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6の一価炭化水素基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、シクロヘキシル基等のアルキル若しくはシクロアルキル基、又はフェニル基を示し、R4は独立に、炭素数2〜5、好ましくは炭素数2〜3のアルケニル基、例えばビニル基又はアリル基を示し、aは0、1又は2で、bは1又は2で、かつa+bは2又は3である。)、上記R2 2SiO単位の少なくとも一部が連続して繰り返してなり、その繰り返し数が5〜300個である、樹脂構造のオルガノポリシロキサン、
(B)実質的にR1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 cHdSiO(4-c-d)/2単位からなり(ここで、R1、R2及びR3は独立に上記の通りであり、cは0、1又は2で、dは1又は2で、かつc+dは2又は3である。)、上記R2 2SiO単位の少なくとも一部が連続して繰り返してなり、その繰り返し数が5〜300個である、樹脂構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン:
(A)成分中のビニル基及びアリル基の合計に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子のモル比で0.1〜4.0となる量、
(C)白金族金属系触媒、及び
(D)蛍光体
を含有する熱硬化型シリコーン樹脂組成物からなり、
前記の層(1)が、
(E)ビニル基含有オルガノポリシロキサン
(F)オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)白金族金属系触媒、及び
(G)白色顔料
を含有し、蛍光体を含有しない熱硬化したシリコーン樹脂組成物からなる、熱硬化性シリコーン樹脂シートが挙げられる。
本発明組成物の重要な(A)成分である樹脂構造(即ち、三次元網状構造)のオルガノポリシロキサンは、R1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 aR4 bSiO(4-a-b)/2単位からなり(ここで、R1、R2、及びR3は炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜6の一価炭化水素基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、シクロヘキシル基等のアルキル若しくはシクロアルキル基、又はフェニル基を示し、R4は独立に、炭素数2〜5、好ましくは炭素数2〜3のアルケニル基、例えばビニル基又はアリル基を示し、aは0、1又は2で、bは1又は2で、かつa+bは2又は3である。)、
上記R2 2SiO単位の少なくとも一部が連続して繰り返してなり、その繰り返し数が5〜300個、好ましくは10〜300個、より好ましくは15〜200個、更に好ましくは20〜100個である構造を部分的に含有する樹脂構造のオルガノポリシロキサンである。
で表される直鎖状ジオルガノポリシロキサン連鎖構造を意味する。
ClMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2Cl、
HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OH、
MeOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OMe
(ここで、m=5〜150の整数(平均値)、n=5〜300の整数(平均値))
等を例示することができる。
本発明組成物の重要な(B)成分である樹脂構造(即ち、三次元網状構造)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、実質的にR1SiO1.5単位、R2 2SiO単位、及びR3 cHdSiO(4-c-d)/2単位からなり(ここで、R1、R2、R3は上記の通りであり、cは0,1又は2で、dは1又は2で、かつc+dは2又は3である)、
上記R2 2SiO単位の少なくとも一部が連続して繰り返してなり、その繰り返し数が5〜300個、好ましくは10〜300個、より好ましくは15〜200個、更に好ましくは20〜100個である直鎖状のシロキサン構造を部分的に含有する樹脂構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
ClMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2Cl、
ClMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2Cl、
HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OH、
HOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OH、
MeOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(PhMeSiO)nSiMe2OMe、
MeOMe2SiO(Me2SiO)m(Ph2SiO)nSiMe2OMe
(ここで、m=5〜150の整数(平均値)、n=5〜300の整数(平均値))
等を例示することができる。
この触媒成分は、本発明の組成物の付加硬化反応を促進させるために配合されるものであり、白金系、パラジウム系、ロジウム系のものがある。コスト等の見地から白金、白金黒、塩化白金酸などの白金系のもの、例えば、H2PtCl6・mH2O,K2PtCl6,KHPtCl6・mH2O,K2PtCl4,K2PtCl4・mH2O,PtO2・mH2O,(mは、正の整数)等や、これらと、オレフィン等の炭化水素、アルコール又はビニル基含有オルガノポリシロキサンとの錯体等を例示することができる。これらの触媒は一種単独でも、2種以上の組み合わせでも使用することができる。
(D)成分の蛍光体は、公知の蛍光体であればいずれのものであってもよく、その配合量は蛍光体含有層(2)を構成する組成物(2)中(A)〜(B)成分の合計100質量部に対して通常、0.1〜300質量部が好ましく、1〜300質量部がより好ましく、1〜100質量部の範囲が特に好ましい。(D)成分の蛍光体の平均粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定における質量平均値D50(又はメジアン径)として求めることができる。通常その平均粒径が10nm以上であればよく、好適には10nm〜10μm、より好適には10nm〜1μm程度のものが使用される。
(E)は一分子中に2個以上の、ビニル基、アリル基等の炭素数2〜8、特に2〜6のアルケニル基で代表される脂肪族不飽和結合を有し、粘度が25℃で10〜1,000,000mPa・s、特に100〜100,000mPa・sのオルガノポリシロキサンである。なかでも下記一般式(2)で表される分子鎖両末端のケイ素原子上にそれぞれ少なくとも1個のアルケニル基を有する直鎖状オルガノポリシロキサンで、上記でも述べた通り、25℃における粘度が10〜1,000,000mPa・sのものが作業性、硬化性などから望ましいものである。なお、この直鎖状オルガノポリシロキサンは少量、例えばビニル基含有オルガノポリシロキサン(E)全体の20モル%以下の量で、分岐状構造(三官能性シロキサン単位)を分子鎖中に含有するものであってもよい。
該レジン構造(即ち、三次元網状構造)のオルガノポリシロキサンは、SiO2単位、R3 nR4 pSiO0.5単位及びR3 qR4 rSiO0.5単位からなるレジン構造のオルガノポリシロキサン(但し、上記式において、R3はビニル基又はアリル基、R4は脂肪族不飽和結合を含まない一価炭化水素基であり、nは2又は3、pは0又は1で、n+p=3、qは0又は1、rは2又は3で、q+r=3である。)である。
(b+c)/a=0.3〜3、特に0.7〜1
c/a=0.01〜1、特に0.07〜0.15
であることが好ましく、またこのオルガノポリシロキサンは、重量平均分子量が500〜10,000の範囲であるものが好適である。
(F)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは架橋剤として作用するものであり、該成分中のSiH基と(E)成分中のビニル基とが付加反応することにより硬化物を形成するものである。かかるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を2個以上有するものであればいずれのものでもよいが、特に下記平均組成式(3)
Ha(R5)bSiO(4-a-b)/2 (3)
(式中、R5は脂肪族不飽和結合を含有しない同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、a及びbは、0.001≦a<2、0.7≦b≦2、かつ0.8≦a+b≦3を満たす数である。)
で表され、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を少なくとも2個、好ましくは3個以上有するものが挙げられる。
本発明のシリコーン樹脂組成物には、白色顔料を配合する。(G)成分の白色顔料は、光の拡散材として、また白色着色材として白色度を高めるために配合するものであり、白色顔料としては二酸化チタン、アルミナ、酸化イットリウムを代表とする希土類酸化物、硫酸バリウム、チタン酸カリウム、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等を一種単独であるいは数種を併用して用いることができる。該白色顔料は、樹脂や無機充填材との相溶性、分散性を高めるため、AlやSiなどの含水酸化物等で予め表面処理することができる。白色顔料としては、二酸化チタンを用いることが好ましく、この二酸化チタンの単位格子はルチル型、アナタース型、ブルカイト型のいずれを選択しても良い。また、平均粒径や形状も限定されないが、平均粒径は好ましくは50nm〜5.0μmである。なお、平均粒径は、レーザー光回折法による粒度分布測定における質量平均値D50(又はメジアン径)として求めることができる。
本発明においての組成物には、上述した成分以外にも、必要に応じて、それ自体公知の各種の添加剤を配合することができる。
無機充填材は層(1)及び/又は層(2)の熱膨張係数を低減するためなどの目的で、添加してもよい。例えば、ヒュームドシリカ等の補強性無機充填材、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム等の非補強性無機充填材等を挙げることができる。これらの無機充填材は、合計で、(E)及び(F)成分の合計量100質量部当り100質量部以下(0〜100質量部)の範囲で、かつ本発明の目的、効果を損なわない範囲で適宜配合することができる。
また、本発明の組成物には、接着性を付与するため、接着助剤を必要に応じて添加できる。接着助剤としては、例えば、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)、ケイ素原子に結合したアルケニル基(例えばSi−CH=CH2基)、アルコキシシリル基(例えばトリメトキシシリル基)、エポキシ基(例えばグリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基)から選ばれる官能性基を少なくとも2種、好ましくは2種又は3種含有する直鎖状又は環状のケイ素原子数4〜50個、好ましくは4〜20個程度のオルガノシロキサンオリゴマー、下記一般式(4)で示されるオルガノオキシシリル変性イソシアヌレート化合物及び/又はその加水分解縮合物(オルガノシロキサン変性イソシアヌレート化合物)などが挙げられる。
で表される有機基、又は脂肪族不飽和結合を含有する一価炭化水素基であるが、R19の少なくとも1個は式(5)の有機基である。〕
本発明の組成物には必要に応じて適宜反応抑制剤を配合することができる。反応抑制剤はヒドロシリル化による硬化反応を抑制し、保存性を改善する目的で添加する。該反応抑制剤としては、例えば、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンのようなビニル基高含有オルガノポリシロキサン、トリアリルイソシアヌレート、アルキルマレエート、アセチレンアルコール類及びそのシラン変性物及びシロキサン変性物、ハイドロパーオキサイド、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール及びこれらの混合物からなる群から選ばれる化合物等が挙げられる。反応抑制剤は(A)成分100質量部当り通常0.001〜1.0質量部、好ましくは0.005〜0.5質量部添加される。
本発明のシリコーン樹脂シートの製造に使用される組成物(2)は、(A)〜(D)成分及び必要に応じて配合される任意成分を均一に混合することによって、また、組成物(1)は(E)、(F)、(C)、(G)成分及び必要に応じて配合される任意成分を均一に混合することによって、調製する。通常は、硬化が進行しないように二液に分けて保存され、使用時に二液を混合して次工程に移される。勿論、前述したアセチレンアルコール等の反応抑制剤を少量添加して一液として用いることもできる。
−ビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(A1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeViSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ビニル基含有樹脂(A1)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位及び[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]で表される構造の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2] 0.01[MeViSiO2/2] 0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は62,000、融点は60℃であった。
−ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(B1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeHSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ヒドロシリル基含有樹脂(B1)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位及び[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]で表される構造の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2] 0.01[MeHSiO2/2] 0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は58,000、融点は58℃であった。
−ビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(A2)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、Me2ViSiCl:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ビニル基含有樹脂(A2)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位及び[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]で表される構造の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2] 0.01[Me2ViSiO1/2] 0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は63,000、融点は63℃であった。
−ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(B2)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、Me2HSiCl:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ヒドロシリル基含有樹脂(B2)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位及び[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2]で表される構造の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[-SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O2/2] 0.01[Me2HSiO1/2] 0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は57,000、融点は56℃であった。
(蛍光体含有シリコーン樹脂組成物(2)の調製例)
合成例1のビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(A1):189g、合成例2のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(B1):189g、反応抑制剤としてアセチレンアルコール系のエチニルシクロヘキサノール:0.2g、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液:0.1gを加えたベース組成物90質量部に対して、さらに粒径5μm(平均粒径)の蛍光体(YAG)を10質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物(2)を調製した。この組成物(2)は、25℃において可塑性の固体であった。得られた組成物の軟化点をTMAによるペネトレーション法[使用装置:SII社製SS6100]で測定したところ、60℃であった。また、該組成物を150℃/5分で硬化した硬化物の硬さはタイプDで20であった。なお、80℃/30分では硬化しなかった。
(白色顔料含有シリコーン樹脂組成物(1)の調製)
下記式(i)で示されるポリシロキサン(VF)50部に、SiO2単位50モル%、(CH3)3SiO0.5単位42.5モル%及びVi3SiO0.5単位7.5モル%からなるレジン構造のビニルメチルシロキサン(VMQ)50部、SiH基量が前記VF及びVMQ成分中のビニル基の合計量当り1.5倍モルとなる量の下記式(ii)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン及び塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液0.05部を加え、これをプラネタリーミキサーでよく撹拌し、さらに3本ロールにて分散させたシリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物を、150℃/4hrにて加熱成型して硬化物を形成し、JIS K 6301に準拠して、A型スプリング試験機を用いた硬さを測定したところ、タイプAで60であった。この組成物100質量部に対して酸化チタン(石原産業製 PF−691)を1質量部添加し、プラネタリーミキサーでよく撹拌し、さらに3本ロールにて分散させたシリコーン樹脂組成物(1)を調製した。この組成物は、80℃/3分で硬化しラバー状であった。
(蛍光体非含有・白色顔料非含有のシリコーン樹脂組成物(1’)の調製)
下記式(i)で示されるポリシロキサン(VF)50部に、SiO2単位50モル%、(CH3)3SiO0.5単位42.5モル%及びVi3SiO0.5単位7.5モル%からなるレジン構造のビニルメチルシロキサン(VMQ)50部、SiH基量が前記VF及びVMQ成分中のビニル基の合計量当り1.5倍モルとなる量の下記式(ii)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン及び塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液0.05部を加え、これをプラネタリーミキサーでよく撹拌し、さらに3本ロールにて分散させたシリコーン樹脂組成物(1’)を調製した。この組成物を、150℃/4hrにて加熱成型して硬化物を形成し、JIS K 6301に準拠して、A型スプリング試験機を用いた硬さを測定したところ、タイプAで60であった。この組成物は、80℃/3分で硬化した場合はラバー状であった。
(蛍光体含有シリコーン樹脂組成物(2’)の調製)
合成例1で調製したビニル基含有オルガノポリシロキサン(A1)に代えて、繰り返し単位数5〜300個の直鎖状ジオルガノポリシロキサン連鎖構造を含有せず常温で液体のビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂を主剤とする市販の付加反応硬化型シリコーンワニスであるKJR−632L−1(商品名、信越化学工業(株)製)70質量部に対して、実施例1と同じ粒径5μm(平均粒径)の蛍光体(YAG)30質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌したシリコーン樹脂組成物(2’)を製造した。
(1)白色顔料含有シリコーン樹脂シートの作製
調製例2のシリコーン樹脂組成物(1)を、2枚のETFEフィルム(旭硝子製、商品名:アフレックス)の間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、二つの面に剥離フィルムが付着した厚さ100μmのシート状硬化物を成形した。
(2)蛍光体含有シリコーン樹脂シートの作製
調製例1のシリコーン樹脂組成物(2)を、2枚のETFEフィルム(アサヒガラス製、商品名:アフレックス)(以下、「剥離フィルム」という)の間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、両面に剥離フィルムが付着した厚さ50μmのシート状に成形した。
(2)で作製した蛍光体含有シリコーン樹脂シートの片方の剥離フィルムを剥がし、(1)で作製した硬化した白色顔料含有シリコーン樹脂シートの片方の剥離フィルムを剥がし、それぞれのシートの樹脂露出面を合わせて、貼り合わせ装置を使用して、40℃の温度で加圧しボイドや隙間もない状態で貼り合わせた。得られた二層シリコーン樹脂シートは、図1に示すように、蛍光体含有シリコーン樹脂層(2)と、熱硬化した白色顔料含有シリコーン樹脂層(1)の両方の外側に剥離フィルム10a、10bが貼付された、シート11である。
(セラミックス基板LED素子の封止)
実施例1で得られた二層熱硬化性シリコーン樹脂シートを図4のAで示されるように剥離フィルムごとチップサイズに切断して小片化した。得られたシート片の片面から剥離フィルム10bを剥がした後、露出した蛍光体含有シリコーン樹脂面がLEDチップに接触するようにGaN系LED素子3上に載せた後、他方の片面から剥離フィルム10aを除去した。次に、150℃で5分間加熱したところ、LED素子3上でシリコーン樹脂シートの蛍光体含有樹脂層2が一旦軟化して素子全体を被覆した後、硬化した。これにより、図4のBで示されるようにLED素子3を被覆した蛍光体含有樹脂層2と白色顔料含有シリコーン樹脂層1が形成された。なお、白色顔料含有シリコーン樹脂層1は軟化しないが、ラバー状であるので容易に変形可能であり、蛍光体含有樹脂層2の変形に追随して変形した。更にこれを150℃で60分間加熱して2次硬化させた。この様にして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂層2と白色顔料含有シリコーン樹脂層1で被覆されたフリップチップ構造の発光半導体(LED)装置を作製した(図4のB)。図中、9は金バンプ、8はシリカを60質量%含有するシリコーンアンダーフィル材である。試料のLEDを3個用意し、それぞれ発光させて色度座標を大塚電子製LED光学特性モニタ(LE-3400)により測定した。3個についての測定値の平均値を得た。
(リフレクター内に搭載したLED素子の封止)
実施例1で得られた二層熱硬化性シリコーン樹脂シートを用いて、図3で示されるリフレクター6に搭載したGaN系LED素子3の封止を行うため、図3のAで示されるように剥離フィルムごとチップサイズに切断して小片化した。LED素子3はリフレクター6内にシリコーン樹脂ダイボンド材で接着、搭載し、LED素子3と外部電極(図示略)とは金線4で接続した。
(1)蛍光体含有シリコーン樹脂シートの作製
調製例1の組成物を、2枚の剥離フィルムの間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、両面に剥離フィルムが付着した厚さ50μmのシート状に成形した。
(1)で得られた蛍光体含有熱硬化性シリコーン樹脂シートを剥離フィルムごとチップサイズに切断して小片化した。得られたシート片の片面から剥離フィルムを剥がし、シート片の露出した蛍光体含有シリコーン樹脂面がLEDチップに接触するようにGaN系LED素子3上に載せた後、他方の片面側の剥離フィルムを除去した。次に、150℃で5分間加熱したところ、LED素子上でシリコーン樹脂シートが一旦軟化し素子全体を被覆、硬化して蛍光体含有樹脂層を形成した。更にこれを150℃で60分間加熱して2次硬化させた。この様にして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂層だけで被覆されたフリップチップ構造の発光半導体(LED)装置を作製した。試料のLEDを3個用意し、それぞれを発光させて色度座標を大塚電子製LED光学特性モニタ(LE-3400)により測定した。3個についての測定値の平均値を得た。
(1)蛍光体含有シリコーン樹脂シートの作製
調製例1の組成物(2)を、2枚の剥離フィルムの間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、両面にPETフィルムが付着した厚さ50μmのシート状に成形した。
調製例3の組成物(1’)を、2枚の剥離フィルムの間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、二つの面にそれぞれのフィルムが付着した厚さ50μmのシート状硬化物に成形した。
(1)で作製した蛍光体含有シリコーン樹脂シートの片方の剥離フィルムを剥がし、(2)で作製した透明シリコーン樹脂シートの片面の剥離フィルムを剥がし、それぞれのシートの樹脂露出面を合わせて、貼り合わせ装置を使用して、40℃の温度で加圧しボイドや隙間もない状態で貼り合わせた。得られた二層シリコーン樹脂シートは、図1に示すように、蛍光体含有シリコーン樹脂層2と透明シリコーン樹脂層1’の両方の外側に剥離フィルム10a,10bが貼付された、シート11である。
(3)で得られた二層熱硬化性シリコーン樹脂シートを図4のAで示されるように剥離フィルムごとチップサイズに切断して小片化した。得られたシート片の片面の剥離フィルムを剥がし、露出した蛍光体含有シリコーン樹脂層2の面がLEDチップに接触するようにGaN系LED素子3上に載せた後、他方の片面から剥離フィルムを除去した。次に、150℃で5分間加熱したところ、LED素子上でシリコーン樹脂シートが一旦軟化し素子全体を被覆、硬化して蛍光体含有樹脂層2と透明シリコーン樹脂層1’を形成した。更にこれを150℃で60分間加熱して2次硬化させた。この様にして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂層2と透明シリコーン樹脂層1’で被覆されたフリップチップ構造の発光半導体(LED)装置を作製した。図4中、9は金バンプ、8はシリカを60質量%含有するシリコーンアンダーフィル材である。試料のLEDを3個用意し、それぞれを発光させて色度座標を大塚電子製LED光学特性モニタ(LE-3400)により測定した。3個についての測定値の平均値を得た。
GaN系LED素子をリフレクター6内にシリコーン樹脂ダイボンド材で接着、搭載し、LED素子3と外部電極とは金線4で接合した。次に調製例4で製造したシリコーン樹脂組成物(2’)を、リフレクター内全体を被覆できる量注入し、60℃で30分、120℃で1時間、更に150℃で1時間硬化させることで発光半導体装置を作製した。試料のLEDを3個用意し、それぞれを発光させて色度座標を大塚電子製LED光学特性モニタ(LE-3400)により測定した。3個についての測定値の平均値を得た。
・二層シリコーンシート内での蛍光体の分散性
実施例1で製造した10cm角の二層シリコーンシートを120℃で30分、150℃で1時間硬化させた後、1cm角に切り出した100個の小片の切断面の蛍光体層の厚みと白色顔料層の厚みを顕微鏡で測定した。その結果、蛍光体層の厚みは48〜51μm、白色顔料層の厚みは98〜102μmの範囲に制御されていた。
蛍光体層と白色顔料層をそれぞれ形成する、蛍光体含有シリコーン樹脂シートと蛍光体非含有で白色顔料含有シリコーン樹脂シートとの接着力を測定するために、実施例1の2層から成るシリコーン樹脂シートを120℃で30分、150℃で1時間硬化させた。その後、蛍光体層と白色顔料層とを引き剥がそうとしたが完全に接着しており、蛍光体層及び白色顔料層において凝集破壊した。
蛍光体の発光半導体装置内での分散性を確認するため、実施例3と比較例3で作製したリフレクター内に搭載した発光半導体装置をそれぞれ10個切断し、断面の蛍光体のLED素子上の厚みを顕微鏡で測定した。その結果、二層シリコーンシートを使用した実施例3の場合は素子上に蛍光体層がLED素子面から48〜51μmの厚さで均一に分散していたのに対し、比較例3の場合はLED素子面から該素子上部100μm程度のところに蛍光体が存在し、素子に近づくほど蛍光体の密度が高くなっていた。蛍光体の分散状態としては不均一な状態であった。
実施例2と3で作製した発光半導体装置を各々3個用意し、それぞれを発光させて大塚電子製LED光学特性モニタ(LE-3400)により色度座標を測定した。3個についての測定値の平均値を得た。
(注:u’、v’:CIE1976色度座標。JIS Z8726に記載の求め方による。)
実施例2,3と比較例1〜3で作製した発光半導体装置を各々3個用意し、それぞれを発光させて大塚電子製(LE-3400)により色度座標のバラツキを測定した。3個についての測定値の平均値を得た。
1’:透明シリコーン樹脂層(比較例2のみ)
2:蛍光体を含有するシリコーン樹脂層
3:LED素子
4:金線
5:外部電極を有するセラミックス基板
6:リフレクター
7:外部リード
8:アンダーフィル材
9:金バンプ
10a、10b:剥離フィルム
11:二層シリコーン樹脂シート
Claims (9)
- 常温で可塑性の固体もしくは半固体の状態の蛍光体を含有する熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる層(2)と、白色顔料を含有する熱硬化した熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる層(1)とを含む熱硬化性シリコーン樹脂シートであって、
層(2)が、
(A)実質的にR 1 SiO 1.5 単位、R 2 2 SiO単位、及びR 3 a R 4 b SiO (4-a-b)/2 単位からなり(ここで、R 1 、R 2 、及びR 3 は独立にメチル基、エチル基、プロピル基、シクロヘキシル基、又はフェニル基を示し、R 4 は独立にビニル基又はアリル基を示し、aは0、1又は2で、bは1又は2で、かつa+bは2又は3である。)、上記R 2 2 SiO単位の少なくとも一部が連続して繰り返してなり、その繰り返し数が5〜300個である、樹脂構造のオルガノポリシロキサン、
(B)実質的にR 1 SiO 1.5 単位、R 2 2 SiO単位、及びR 3 c H d SiO (4-c-d)/2 単位からなり(ここで、R 1 、R 2 及びR 3 は独立に上記の通りであり、cは0、1又は2で、dは1又は2で、かつc+dは2又は3である。)、上記R 2 2 SiO単位の少なくとも一部が連続して繰り返してなり、その繰り返し数が5〜300個である、樹脂構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサン:
(A)成分中のビニル基及びアリル基の合計に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子のモル比で0.1〜4.0となる量、
(C)白金族金属系触媒 及び
(D)蛍光体
を含有する熱硬化型シリコーン樹脂組成物からなり、
層(1)が、
(E)一般式(2)
で表される分子鎖両末端のケイ素原子上にそれぞれ少なくとも1個のアルケニル基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン並びにSiO 2 単位、R 3 n R 4 p SiO 0.5 単位及びR 3 q R 4 r SiO 0.5 単位からなるレジン構造のオルガノポリシロキサン(但し、上記式において、R 3 はビニル基又はアリル基、R 4 は脂肪族不飽和結合を含まない一価炭化水素基であり、nは2又は3、pは0又は1で、n+p=3、qは0又は1、rは2又は3で、q+r=3である。)
を含むビニル基含有オルガノポリシロキサンであって、該レジン構造のオルガノポリシロキサンを(E)成分中20〜70質量%含むビニル基含有オルガノポリシロキサン、
(F)平均組成式(3)
H a (R 5 ) b SiO (4-a-b)/2 (3)
(式中、R 5 は脂肪族不飽和結合を含有しない同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基であり、a及びbは、0.001≦a<2、0.7≦b≦2、かつ0.8≦a+b≦3を満たす数である。)
で表され、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を少なくとも2個有する、オルガノハイドロジェンポリシロキサン:
(E)成分中のアルケニル基の合計に対する(F)成分中のケイ素原子に結合した水素原子のモル比で0.1〜4.0となる量、
(C)白金族金属系触媒 及び
(G)白色顔料
を含有し、蛍光体を含有しない熱硬化したシリコーン樹脂組成物からなる、熱硬化性シリコーン樹脂シート。 - 蛍光体を含有する層(2)の厚みが20〜100μmであり、白色顔料を含有する層(1)の厚みが20〜300μmである請求項1に係る熱硬化性シリコーン樹脂シート。
- 層(2)において、(A)〜(C)成分の合計100質量部に対して(D)成分の蛍光体が0.1〜300質量部である請求項1又は2に係る熱硬化性シリコーン樹脂シート。
- 層(2)において、(D)成分の蛍光体の平均粒径が10nm以上である請求項1〜3のいずれか一項に係る熱硬化性シリコーン樹脂シート。
- 層(1)において、(E)、(F)成分の合計100質量部に対して(G)成分の白色顔料が0.05〜10質量部である請求項1〜4のいずれか一項に係る熱硬化性シリコーン樹脂シート。
- 層(1)において、(G)成分の白色顔料の平均粒径が50nm以上である請求項1〜5のいずれか一項に係る熱硬化性シリコーン樹脂シート。
- 層(1)及び層(2)それぞれの軟化温度の差が10℃以内である請求項1〜6のいずれか1項に係る熱硬化性シリコーン樹脂シート。
- LED素子の表面に、請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱硬化性シリコーン樹脂シートを配置し、該樹脂シートを加熱硬化させることにより、蛍光体含有硬化シリコーン樹脂層と、蛍光体を含有せず白色顔料を含有し、白色もしくは白色半透明な硬化シリコーン樹脂層とを有する硬化物でLED素子表面を被覆、封止する、LED素子を有する発光装置の製造方法。
- 請求項8に記載の方法により得られる、蛍光体含有硬化シリコーン樹脂層と、蛍光体を含有せず白色顔料を含有し、白色もしくは白色半透明な硬化シリコーン樹脂層とを有する硬化物でLED素子が封止された発光装置。
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