JP7170450B2 - 付加硬化型シリコーン樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Description
(A)R1R2SiO2/2単位及びR1R2 2SiO1/2単位から選ばれる1以上と、R2' 2SiO2/2単位、R2' 3SiO1/2単位、及びR2'SiO3/2単位から選ばれる1以上とを有し、全シロキサン単位の合計個数に対するR1R2SiO2/2単位及びR1R2 2SiO1/2単位の合計個数が0.001%以上かつ50%以下であり、全シロキサン単位の合計モル数に対するR 2' SiO 3/2 単位のモル数が0%以上かつ30モル%以下である、アルケニル基を少なくとも1個有する直鎖状又は分岐状オルガノポリシロキサン
(前記シロキサン単位において、R1は互いに独立に、水酸基又は炭素数1~30のアルコキシ基であり、R2は互いに独立に、炭素数1~12の置換または非置換の飽和炭化水素基、炭素数6~12の置換または非置換の芳香族炭化水素基、炭素数2~10のアルケニル基、及びR1の選択肢から選ばれる基であり、R2'は上記R2の選択肢のうちR1の選択肢以外から選ばれる基であり、R2及びR2' のうち少なくとも1個はアルケニル基である)
(B)ヒドロシリル基を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン;(A)成分中のアルケニル基の合計個数に対する(B)成分中のヒドロシリル基の個数比が0.1~4となる量、及び
(C)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量。
更に、本発明は上記シリコーン樹脂組成物の硬化物で被覆された半導体素子を有する半導体装置を提供する。
(A)成分は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンであり、シリコーン樹脂組成物の主成分であり、(B)成分と共に、後述する(C)成分とヒドロシリル化反応して硬化物を形成する。該(A)成分は、1分子中に少なくとも1個のケイ素原子結合アルケニル基を有する、直鎖状又は分岐状オルガノポリシロキサンである。
(B)成分はオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。前記(B)成分及び任意の(D)成分のアルケニル基とヒドロシリル化反応することによって架橋構造を形成して硬化物を与えるための架橋剤として機能する。該(B)成分は、ヒドロシリル基を分子内に少なくとも2つ有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであればよい。例えば、下記式(4)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを挙げることができる。
(R4 3SiO1/2)r’(R4 2SiO2/2)s’(R4SiO3/2)t’(SiO4/2)u’
(4)
(式中、R4は互いに独立に、水素原子、又は、炭素数1~12の置換または非置換の飽和炭化水素基、及び炭素数6~12の置換または非置換の芳香族炭化水素基から選ばれる基であり、但し、R4のうち少なくとも2個は水素原子であり、r’は0~100の整数であり、s’は0~300の整数であり、t’は0~200の整数であり、u’は0~200の整数であり、但し、2≦r’+s’+t’+u’≦800である)
(C)成分はヒドロシリル化触媒である。該触媒は、上記(A)成分及び(D)成分と(B)成分との付加反応を進行させるものであればよく、特に限定されるものでない。従来公知の付加反応触媒であればよいが、中でも、白金族金属単体および白金族金属化合物から選ばれる触媒が好ましい。例えば、白金(白金黒を含む)、塩化白金、塩化白金酸、白金-ジビニルシロキサン錯体等の白金-オレフィン錯体、白金-カルボニル錯体等の白金触媒、パラジウム触媒、ロジウム触媒等が挙げられる。これらの触媒は、単独で使用しても2種以上を組み合わせても良い。中でも特に好ましくは、塩化白金酸、および、白金-ジビニルシロキサン錯体等の白金-オレフィン錯体である。
本発明の組成物は(D)下記式(3)で表される、網目状構造を有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサンを更に含むのが好ましい。該(D)成分を前記(A)成分と併用することによって、硬化物である樹脂の強度を上げる効果をもたらすものである。
(R3 3SiO1/2)r(R3 2SiO2/2)s(R3SiO3/2)t(SiO4/2)u (3)
(式中、R3は互いに独立に、炭素数1~12の置換または非置換の飽和炭化水素基、炭素数6~12の置換または非置換の芳香族炭化水素基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数1~10のケイ素原子に結合したアルコキシ基及び水酸基から選ばれる基であり、前記R3の少なくとも2個はアルケニル基であり、rは0~100の整数、sは0~300の整数、tは0~200の整数、uは0~200の整数であり、1≦t+u≦400、2≦r+s+t+u≦800である)
本発明の硬化性組成物は、上記(A)~(D)成分以外に、必要に応じて、蛍光体、無機充填材、接着助剤、及び硬化抑制剤等を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
蛍光体は、特に制限されるものでなく、従来公知の蛍光体を使用すればよい。例えば、半導体素子、特に窒化物系半導体を発光層とする半導体発光ダイオードからの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであることが好ましい。このような蛍光体としては、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類金属ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類金属硫化物蛍光体、アルカリ土類金属チオガレート蛍光体、アルカリ土類金属窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体蛍光体、Ca-Al-Si-O-N系オキシ窒化物ガラス蛍光体等から選ばれる1種以上であることが好ましい。
上記蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることができる。
無機充填材としては、例えば、シリカ、ナノシリカ、ヒュームドシリカ、ヒュームド二酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、酸化第二鉄、酸化ジルコニウム、ナノジルコニア及び酸化亜鉛等を挙げることができる。これらは、1種単独または2種以上を併用することができる。無機充填材の配合量は特に制限されないが、(A)、(B)、(C)及び任意の(D)成分の合計100質量部あたり9,000質量部以下、好ましくは0.1質量部~6,000質量部、より好ましくは0.5質量部~2,000質量部、さらに好ましくは1~800質量部、特には5~500質量部の範囲で適宜配合すればよい。本発明の付加硬化型シリコーン樹脂組成物は無機充填剤との馴染みが良好であり、無機充填剤を高含有量で配合した場合にも流動性が良好な組成物を提供することができ、作業性に優れる。
本発明の硬化性組成物は、接着性を付与するため、必要に応じて接着助剤を含有してよい。接着助剤としては、例えば、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子、アルケニル基、アルコキシ基、エポキシ基から選ばれる官能性基を少なくとも2種、好ましくは3種有するオルガノシロキサンオリゴマーが挙げられる。該オルガノシロキサンオリゴマーは、ケイ素原子数4個から50個であることが好ましく、より好ましくは4個から20個である。また、接着助剤として、下記一般式(5)で示されるイソシアヌレート化合物、及びその加水分解縮合物を使用することができる。
本発明の硬化性組成物は、反応性を制御して貯蔵安定性を高めるために、硬化抑制剤を含んで良い。硬化抑制剤としては、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が挙げられる。硬化抑制剤の配合量は、(A)、(B)、(C)及び(D)成分の合計100質量部あたり、0.001質量部から1.0質量部が好ましく、より好ましくは0.005質量部から0.5質量部である。
本発明の硬化性組成物には、上記成分のほかに、その他の添加剤を配合することができる。その他の添加剤としては、例えば、老化防止剤、ラジカル禁止剤、難燃剤、界面活性剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、増粘剤、可塑剤、酸化防止剤、熱安定剤、導電性付与剤、帯電防止剤、放射線遮断剤、核剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤、有機溶剤等が挙げられる。これらの任意成分は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
[GPC測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6mL/min
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-L
TSKgel SuperH4000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH3000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2000(6.0mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:20μL (試料濃度:0.5質量%-テトラヒドロフラン溶液)
検出器:示差屈折率計(RI)
(A)成分として、MeSiO3/2単位3.99モル%、PhMeSiO2/2単位84モル%、ViMe2SiO1/2単位12モル%、および、Me(CH3O)SiO2/2単位0.01モル%からなる分岐鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=5,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合42%)を10部、
(D)成分として、PhSiO3/2単位78モル%、ViPhMeSiO1/2単位22モル%からなるレジン構造のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=2,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合54%)を30部、及び
(B)成分として、下記式(8)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンをSiH/SiVi比が1.0となる量
を容器内で混合し、該混合容器内へ(C)成分として、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液(白金元素含有率:1質量%)0.01部(上記(A)、(B)及び(D)成分の合計質量部に対して、白金族金属原子に換算した質量基準として2ppm)を加え、よく撹拌して、シリコーン樹脂組成物を得た。
実施例1で用いた(A)成分を、MeSiO3/2単位3.999モル%、PhMeSiO2/2単位84モル%、ViMe2SiO1/2単位12モル%、およびMe(CH3O)SiO2/2単位0.001モル%からなる分岐鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=6,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合40%)10部に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
実施例1で用いた(A)成分を、PhMeSiO2/2単位40モル%、ViMe2SiO1/2単位10モル%、およびMe(C3H7O)SiO2/2単位50モル%からなる直鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=7,500、全置換基に対する芳香族基の個数割合19%)10部に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
実施例1で用いた(A)成分を、PhMeSiO2/2単位90モル%、ViMe2SiO1/2単位9.99モル%、およびMe2(OH)SiO1/2単位0.01モル%からなる直鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=3,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合43%)10部に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
実施例1で用いた(A)成分を、SiO4/2単位0.3モル%、Ph2SiO2/2単位30モル%、Me2SiO2/2単位60モル%、ViMe2SiO1/2単位9モル%、および(C3H7O)2SiO2/2単位0.7モル%からなる分岐状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=3,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合29%)10部に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
(A)成分として、PhSiO3/2単位30モル%、Ph2SiO2/2単位60モル%、ViMe2SiO1/2単位9.9モル%、およびMe2(OH)SiO1/2単位0.1モル%からなる分岐状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=5,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合83%)を10部、
(D)成分として、SiO4/2単位50モル%、ViPhMeSiO1/2単位22モル%、及びMe3SiO1/2単位28モル%からなるレジン構造のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=5,200、全置換基に対する芳香族基の個数割合15%)を20部、及び
(B)成分として、下記式(14)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンをSiH/SiVi比が1.2となる量
を容器内で混合し、該混合容器内へ(C)成分として、塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液(白金元素含有率:1質量%)0.01部(上記(A)、(B)及び(D)成分の合計質量部に対して、白金族金属原子に換算した質量基準として2ppm)を加え、よく撹拌して、シリコーン樹脂組成物を得た。
(A)成分として、Me2SiO2/2単位88モル%、ViMe2SiO1/2単位2モル%およびMe(i-C4H9(CH3)CHO)SiO1/2単位10モル%からなる直鎖状のジメチルポリシロキサン(Mw=14,200)を10部、及び
(B)成分として、下記式(16)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンをSiH/SiVi比が1.2となる量
実施例1で用いた(A)成分を、PhMeSiO2/2単位88モル%、ViMe2SiO1/2単位12モル%からなる直鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=3,000、全置換基に対する芳香族基の個数割合42%)に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
実施例1で用いた(A)成分を、MeSiO3/2単位3.9995モル%、PhMeSiO2/2単位84モル%、ViMe2SiO1/2単位12モル%、およびMe(CH3O)SiO2/2単位0.0005モル%からなる分岐鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=5,300、全置換基に対する芳香族基の個数割合40%)10部に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
実施例1で用いた(A)成分を、PhMeSiO2/2単位30モル%、ViMe2SiO1/2単位10モル%、及びMe(C3H7O)SiO2/2単位60モル%からなる直鎖状のフェニルメチルポリシロキサン(Mw=7,700、全置換基に対する芳香族基の個数割合14%)10部に替えた他は実施例1を繰り返してシリコーン樹脂組成物を得た。
(1)外観
各組成物を150℃で4時間硬化して得られた硬化物(厚さ1mm)の色と透明性を目視にて確認した。
(2)性状
硬化前の各組成物の流動性を確認した。100mlのガラス瓶に50gの組成物を入れて密栓し、ガラスビンを横に倒して25℃で10分間静置した。その間に樹脂が流れ出せば液状であると判断した。
(3)粘度
25℃における硬化前の各組成物の粘度をJIS K 7117-1:1999記載のB型回転粘度計による方法で測定した。
(4)屈折率
各組成物を150℃で4時間硬化して得られた硬化物の589nm、25℃における屈折率を、JIS K 7142:2008に準拠して、アッベ型屈折率計により測定した。
(5)硬さ(タイプD)
各組成物を150℃で4時間硬化して得られた硬化物の硬さを、JIS K 6249:2003に準拠して、デュロメータD硬度計を用いて測定した。
(6)切断時伸び及び引張強さ
各組成物を150℃で4時間硬化して得られた硬化物の切断時伸び及び引張強さを、JIS K 6249:2003に準拠して測定した。
(7)表面タック性
各組成物を150℃で4時間硬化して得られた硬化物の表面における埃の付着の有無を目視にて確認し、表面タック性の有無を判定した。
(8)接着性
各組成物0.25gを、面積180mm2の銀板に底面積が45mm2となるように成形し、150℃で4時間硬化させた後、ミクロスパチュラを用いて硬化物を破壊し、銀板から剥ぎ取る際に、凝集破壊の部分と剥離部分との割合を求めて、その接着性を判定した。
(判定基準)
○:凝集破壊の割合60%以上であり、接着性が良好である
×:凝集破壊の割合60%未満であり、接着性が不良である
(9)無機充填材混合時の流動性
各組成物10gに、無機充填材として酸化チタン(CR-95 石原産業製)を25g混合し、ガラス基板上に上記混合物を1g塗布した後に、ガラス基板を30°の角度で傾け、5分間放置して樹脂の流動性を判定した。
(判定基準)
○:樹脂が流れ、流動性が良好である
×:樹脂が流れず、流動性が不良である
Claims (13)
- 下記(A)~(C)成分を含む付加硬化型シリコーン樹脂組成物
(A)R1R2SiO2/2単位及びR1R2 2SiO1/2単位から選ばれる1以上と、R2’ 2SiO2/2単位、R2’ 3SiO1/2単位、及びR2’SiO3/2単位から選ばれる1以上とを有し、全シロキサン単位の合計個数に対するR1R2SiO2/2単位及びR1R2 2SiO1/2単位の合計個数が0.001%以上かつ50%以下であり、全シロキサン単位の合計モル数に対するR2’SiO3/2単位のモル数が0%以上かつ30モル%以下であり、全シロキサン単位の合計個数に対しSiO4/2単位量は5%以下であり、且つ、R1R2SiO2/2単位及びR2’ 2SiO2/2単位を合計1~204000個有し、及び、R1R2 2SiO1/2単位及びR2’ 3SiO1/2単位を合計2~102個有する、アルケニル基を少なくとも1個有する直鎖又は分岐状オルガノポリシロキサン
(前記シロキサン単位において、R1は互いに独立に、水酸基又は炭素数1~30のアルコキシ基であり、R2は互いに独立に、炭素数1~12の置換または非置換の飽和炭化水素基、炭素数6~12の置換または非置換の芳香族炭化水素基、炭素数2~10のアルケニル基、及びR1の選択肢から選ばれる基であり、R2’は上記R2の選択肢のうちR1の選択肢以外から選ばれる基であり、R2及びR2’のうち少なくとも1個はアルケニル基である)
(B)ヒドロシリル基を少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン;(A)成分中のアルケニル基の合計個数に対する(B)成分中のヒドロシリル基の個数比が0.1~4となる量、及び
(C)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量。 - 前記(A)成分が、JIS K 7117-1:1999に規定する方法で測定したB型粘度計による25℃での粘度10mPa・s以上100,000mPa・s以下を有する、請求項1記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
- (D)下記式(3)で表される網目状オルガノポリシロキサンを更に含む、請求項1又は2記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物
(R3 3SiO1/2)r(R3 2SiO2/2)s(R3SiO3/2)t(SiO4/2)u
(3)
(式中、R3は互いに独立に、炭素数1~12の置換または非置換の飽和炭化水素基、炭素数6~12の置換または非置換の芳香族炭化水素基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数1~10のケイ素原子に結合したアルコキシ基及び水酸基から選ばれる基であり、前記R3の少なくとも2個はアルケニル基であり、rは0~100の整数、sは0~300の整数、tは0~200の整数、uは0~200の整数であり、1≦t+u≦400、2≦r+s+t+u≦800である) (A)成分100質量部に対して10~10,000質量部。 - 前記(A)成分が、上記R1R2SiO2/2単位を少なくとも1つ有する、直鎖状又は分岐状のオルガノポリシロキサンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
- 前記(A)成分が分岐状オルガノポリシロキサンである、請求項1~4のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
- 前記(A)成分が、ケイ素原子に結合する芳香族炭化水素基を少なくとも1つ有し、(A)成分が有するケイ素原子に結合する全置換基の合計個数のうち、ケイ素原子に結合する芳香族炭化水素基の個数割合が3%以上90%以下である、請求項1~5のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
- 前記(A)成分が、ケイ素原子に結合する芳香族炭化水素基を有さない、請求項1~5のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
- 前記(B)成分が下記式(4)で表される、請求項1~7のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
(R4 3SiO1/2)r’(R4 2SiO2/2)s’(R4SiO3/2)t’(SiO4/2)u’
(4)
(式中、R4は互いに独立に、水素原子、または炭素数1~12の置換または非置換の飽和炭化水素基、及び炭素数6~12の置換または非置換の芳香族炭化水素基から選ばれる基であり、但し、R4のうち少なくとも2個は水素原子であり、r’は0~100の整数であり、s’は0~300の整数であり、t’は0~200の整数であり、u’は0~200の整数であり、但し、2≦r’+s’+t’+u’≦800である)。 - 前記(A)成分が、分岐鎖のシロキサン単位数が1~4個である分岐状オルガノポリシロキサンである、請求項5記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
- (A)成分が下記式から選ばれる、請求項1~3及び8のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物を硬化して成る硬化物を備える半導体装置。
- 前記硬化物で被覆された半導体素子を有する、請求項11記載の半導体装置。
- 前記半導体素子が発光素子である、請求項12記載の半導体装置。
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