JPWO2010098285A1 - 光半導体装置用封止剤及びそれを用いた光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
腐食性ガスに対して高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離が生じ難い光半導体装置用封止剤を提供する。本発明に係る光半導体装置用封止剤は、環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂と、環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤とを含有する。上記シリコーン樹脂は、フェニル基を有し、かつ平均組成式が下記式(1)で表される樹脂、及び下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂の内の少なくとも1種の樹脂を含む。下記式(1)で表される樹脂のフェニル基の含有比率が15モル%以上、60モル%以下である。下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、全構造単位100モル%中、下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を3モル%以上、40モル%以下含む。【化1】【化2】
Description
本発明は、光半導体装置において発光素子である光半導体素子を封止するために用いられる光半導体装置用封止剤、並びに該光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置に関する。
発光ダイオード(LED)装置などの光半導体装置は、消費電力が低く、かつ寿命が長い。また、光半導体装置は、過酷な環境下でも使用できる。従って、光半導体装置は、携帯電話用バックライト、自動車用ランプ、照明器具及び看板などの幅広い用途で使用されている。
光半導体装置に用いられている発光素子である光半導体素子(例えばLED)が大気と直接触れると、大気中の水分又は浮遊するごみ等により、LEDの発光特性が急速に低下する。このため、上記発光素子は、通常、光半導体装置用封止剤により封止されている。
下記の特許文献1には、光半導体装置用封止剤として、水素添加ビスフェノールAグリシジルエーテルと、脂環式エポキシモノマーと、潜在性触媒とを含むエポキシ樹脂材料が開示されている。このエポキシ樹脂材料は、熱カチオン重合により硬化する。
また、エポキシ樹脂を含む光半導体装置用封止剤だけでなく、シリコーン樹脂を含む光半導体装置用封止剤も広く用いられている。上記シリコーン樹脂は、青色から紫外領域の短波長の光に対する透過性が高く、耐熱性及び耐光性に優れている。
しかしながら、上記シリコーン樹脂を含む封止剤を用いた場合には、封止剤の硬化物の表面の粘着性が高いため、表面にごみなどの異物が付着しやすくなるという問題がある。
これに対しては、下記の特許文献2に記載のように、架橋密度が高められたシリコーン樹脂を含む封止剤を用いる方法が検討されている。
これに対しては、下記の特許文献2に記載のように、架橋密度が高められたシリコーン樹脂を含む封止剤を用いる方法が検討されている。
特許文献1に記載のような従来の光半導体装置用封止剤は、耐熱性又は耐光性が劣るため封止剤が変色し、明るさが低下するという問題がある。また、加熱と冷却とを繰り返し受ける過酷な環境で使用されると、封止剤にクラックが生じたり、封止剤がハウジング材等から剥離したりすることがある。
また、発光素子の背面側に達した光を反射させるために、発光素子の背面に、銀めっきされた電極が形成されていることがある。封止剤にクラックが生じたり、封止剤がハウジング材から剥離したりすると、銀めっきされた電極が大気に晒される。この場合には、大気中に存在する硫化水素ガス又は亜硫酸ガス等の腐食性ガスによって、銀めっきが変色することがある。電極が変色すると反射率が低下するため、発光素子が発する光の明るさが低下するという問題がある。
特許文献2に記載の封止剤では、該封止剤に含まれるシリコーン樹脂の架橋密度が高いので、硬化物の表面の粘着性が比較的低い。このため、硬化物の表面に異物が付着することを防ぐことができる。しかしながら、特許文献2に記載の封止剤では、封止剤の機械的強度及び接着性が著しく低くなる。このため、熱サイクルを繰り返し受けると、封止剤にクラックが生じたり、封止剤がハウジング材等から剥離したりすることがある。
本発明の目的は、腐食性ガスに対して高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離が生じ難い光半導体装置用封止剤、並びに該光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置を提供することである。
本発明の限定的な目的は、封止剤の硬化物の表面の粘着性が低く、該表面に異物が付着し難い光半導体装置用封止剤、並びに該光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置を提供することである。
本発明の限定的な目的は、封止剤の硬化物の表面の粘着性が低く、該表面に異物が付着し難い光半導体装置用封止剤、並びに該光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置を提供することである。
本発明の広い局面によれば、環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂と、上記環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤とを含有し、上記シリコーン樹脂が、フェニル基を有し、かつ平均組成式が下記式(1)で表される樹脂、及び下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂の内の少なくとも1種の樹脂を含み、下記式(1)で表される樹脂の下記式(a)より求められるフェニル基の含有比率が15モル%以上、60モル%以下であり、かつ、下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、全構造単位100モル%中、下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を3モル%以上、40モル%以下含む、光半導体装置用封止剤が提供される。
上記式(1)中、a、b及びcはそれぞれ、a/(a+b+c)=0〜0.3、b/(a+b+c)=0.5〜0.9、及びc/(a+b+c)=0.1〜0.5を満たし、R1〜R6は、少なくとも1個が環状エーテル含有基又はフェニル基を表し、上記環状エーテル含有基及びフェニル基以外のR1〜R6は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。
上記式(12)中、R1は、水素又は炭素数1〜8の炭化水素基を表し、R2〜R5はそれぞれ、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。
フェニル基の含有比率(モル%)=(平均組成式が上記式(1)で表される樹脂の1分子あたりに含まれるフェニル基の平均個数×フェニル基の分子量/平均組成式が上記式(1)で表される樹脂の数平均分子量)×100 ・・・式(a)
本発明に係る光半導体装置用封止剤のある特定の局面では、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、平均組成式が下記式(11)で表される樹脂であり、下記式(11)中の(R2R3R4R5Si2R17O2/2)の構造単位が、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位である。
上記式(11)中、a、b、c及びdはそれぞれ、a/(a+b+c+d)=0〜0.2、b/(a+b+c+d)=0.1〜0.97、c/(a+b+c+d)=0〜0.3、d/(a+b+c+d)=0.03〜0.4を満たし、R11〜R16は、少なくとも1個が環状エーテル含有基を表し、上記環状エーテル含有基以外のR11〜R16は、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表し、R2〜R5はそれぞれ、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表し、R17は、下記式(11a)で表される基を表す。
上記式(11a)中、R1は、水素又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の他の特定の局面では、上記シリコーン樹脂は、フェニル基を有し、かつ平均組成式が上記式(1)で表される樹脂である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の他の特定の局面では、上記シリコーン樹脂は、フェニル基を有し、かつ平均組成式が上記式(1)で表される樹脂である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤のさらに他の特定の局面では、上記シリコーン樹脂は、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の別の特定の局面では、酸化ケイ素粒子がさらに含有される。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の別の特定の局面では、酸化ケイ素粒子がさらに含有される。
本発明に係る光半導体装置用封止剤のさらに別の特定の局面では、上記酸化ケイ素粒子は、有機ケイ素化合物により表面処理されている。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の他の特定の局面では、E型粘度計を用いて測定された25℃における5rpmでの粘度が1000〜10,000mPa・sであり、かつ、パラレルプレート型レオメーターを用いて25℃から昇温速度20℃/分で加熱したときに、25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の他の特定の局面では、E型粘度計を用いて測定された25℃における5rpmでの粘度が1000〜10,000mPa・sであり、かつ、パラレルプレート型レオメーターを用いて25℃から昇温速度20℃/分で加熱したときに、25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤のさらに他の特定の局面では、上記熱硬化剤は、下記式(2)で表される熱硬化剤である。
本発明に係る光半導体装置は、光半導体により形成された発光素子と、該発光素子を封止するように設けられており、かつ本発明に従って構成された光半導体装置用封止剤とを備える。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂と、該環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤とを含有し、上記シリコーン樹脂は、平均組成式が上記式(1)で表されるフェニル基を有する樹脂、及び上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂の内の少なくとも1種の樹脂を含み、上記式(1)で表される樹脂のフェニル基の含有比率及び上記式(12)で表されるフェニル基を有する構造単位の割合が上記特定の範囲内であるので、ガスバリア性に優れている。
さらに、本発明に係る光半導体装置用封止剤により、発光ダイオード等の光半導体装置により形成された発光素子を封止した際に、硬化した封止剤にクラックが生じ難く、かつ硬化した封止材はハウジング材等から剥離し難い。
さらに、本発明に係る光半導体装置用封止剤により、発光ダイオード等の光半導体装置により形成された発光素子を封止した際に、硬化した封止剤にクラックが生じ難く、かつ硬化した封止材はハウジング材等から剥離し難い。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂(以下、シリコーン樹脂Aと略記することがある)と、該環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤(以下、熱硬化剤Bと略記することがある)とを含有する。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂(以下、シリコーン樹脂Aと略記することがある)と、該環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤(以下、熱硬化剤Bと略記することがある)とを含有する。
(環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂A)
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている上記環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂Aは、フェニル基を有し、かつ下記式(1)で表される樹脂(以下、樹脂A1と略記することがある)及び下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂(以下、樹脂A12と略記することがある)の内の少なくとも1種の樹脂を含む。シリコーン樹脂Aは、樹脂A1のみを含んでいてもよく、樹脂A12のみを含んでいてもよく、樹脂A1と樹脂A12の両方を含んでいてもよい。樹脂A1及び樹脂A12はそれぞれ、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。本明細書において、フェニル基には、ベンゼン環に炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基が置換した置換フェニル基も含まれる。さらに、本明細書において、フェニレン基には、ベンゼン環に炭素数1〜8の炭化水素基が置換した置換フェニレン基も含まれる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている上記環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂Aは、フェニル基を有し、かつ下記式(1)で表される樹脂(以下、樹脂A1と略記することがある)及び下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂(以下、樹脂A12と略記することがある)の内の少なくとも1種の樹脂を含む。シリコーン樹脂Aは、樹脂A1のみを含んでいてもよく、樹脂A12のみを含んでいてもよく、樹脂A1と樹脂A12の両方を含んでいてもよい。樹脂A1及び樹脂A12はそれぞれ、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。本明細書において、フェニル基には、ベンゼン環に炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基が置換した置換フェニル基も含まれる。さらに、本明細書において、フェニレン基には、ベンゼン環に炭素数1〜8の炭化水素基が置換した置換フェニレン基も含まれる。
上記式(1)中、a、b及びcはそれぞれ、a/(a+b+c)=0〜0.3、b/(a+b+c)=0.5〜0.9、及びc/(a+b+c)=0.1〜0.5を満たす。具体的には、上記式(1)中、a、b及びcはそれぞれ、a/(a+b+c)=0〜0.30、b/(a+b+c)=0.50〜0.90、及びc/(a+b+c)=0.10〜0.50を満たす。R1〜R6は、少なくとも1個が環状エーテル含有基又はフェニル基を表し、上記環状エーテル含有基及びフェニル基以外のR1〜R6は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。上記式(1)中のR1〜R6は同一であってもよく、異なっていてもよい。
樹脂A1が同一分子中に環状エーテル含有基とフェニル基とを有する場合には、上記式(1)中、R1〜R6は、少なくとも1個が環状エーテル含有基を表し、かつ少なくとも1個がフェニル基を表し、上記環状エーテル含有基及びフェニル基以外のR1〜R6は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。
上記式(1)で表される樹脂A1には、上記式(1)で表される樹脂成分のみを含有する樹脂だけでなく、種々の構造を有する樹脂成分を含有する混合物であって、かつ樹脂成分全体の組成の平均をとると、上記式(1)で表される樹脂も含まれる。
樹脂A12は、下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する。
樹脂A12は、下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する。
上記式(12)中、R1は、水素又は炭素数1〜8の炭化水素基を表し、R2〜R5はそれぞれ、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。上記式(12)中の炭化水素基の炭素数が3以上である場合、該炭化水素基は直鎖構造を有していてもよく、分岐構造を有していてもよい。上記式(1)中のR2〜R5は同一であってもよく、異なっていてもよい。
なお、上記式(12)中のベンゼン環に結合している3つの基の結合部位は特に限定されない。樹脂A12は、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位とは別の構造単位に環状エーテル含有基を有する。
上記式(12)で表される構造単位は、下記式(12A)で表される構造単位であることが好ましい。下記式(12A)で表される構造単位はフェニレン基を有する。下記式(12A)中のベンゼン環に結合しているR1の結合部位は特に限定されない。
上記式(12)で表される構造単位は、下記式(12A)で表される構造単位であることが好ましい。下記式(12A)で表される構造単位はフェニレン基を有する。下記式(12A)中のベンゼン環に結合しているR1の結合部位は特に限定されない。
上記式(12A)中、R1は、水素又は炭素数1〜8の炭化水素基を表し、R2〜R5はそれぞれ、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。
上記式(12)で表される構造単位は、下記式(12B)で表される構造単位であることがより好ましい。下記式(12B)で表される構造単位はフェニレン基を有する。
上記式(12)で表される構造単位は、下記式(12B)で表される構造単位であることがより好ましい。下記式(12B)で表される構造単位はフェニレン基を有する。
上記式(12B)中、R2〜R5はそれぞれ、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。
上記式(12),(12A)又は(12B)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、平均組成式が下記式(11)で表される樹脂(以下、樹脂A11と略記することがある)であることが好ましい。上記式(12),(12A)又は(12B)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、平均組成式が下記式(11)で表される樹脂であり、下記式(11)中の(R2R3R4R5Si2R17O2/2)の構造単位が、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位であることが好ましい。
上記式(12),(12A)又は(12B)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、平均組成式が下記式(11)で表される樹脂(以下、樹脂A11と略記することがある)であることが好ましい。上記式(12),(12A)又は(12B)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、平均組成式が下記式(11)で表される樹脂であり、下記式(11)中の(R2R3R4R5Si2R17O2/2)の構造単位が、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位であることが好ましい。
上記式(11)中、a、b、c及びdはそれぞれ、a/(a+b+c+d)=0〜0.2、b/(a+b+c+d)=0.1〜0.97、c/(a+b+c+d)=0〜0.3、d/(a+b+c+d)=0.03〜0.4を満たす。具体的には、上記式(11)中、a、b、c及びdはそれぞれ、a/(a+b+c+d)=0〜0.20、b/(a+b+c+d)=0.10〜0.97、c/(a+b+c+d)=0〜0.30、d/(a+b+c+d)=0.03〜0.40を満たす。R11〜R16は、少なくとも1個が環状エーテル含有基を表し、上記環状エーテル含有基以外のR11〜R16は、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。R2〜R5はそれぞれ、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表す。なお、R11〜16及びR2〜5における上記炭化水素基には、芳香環含有基も含まれる。R17は、下記式(11a)で表される基を表す。上記式(11)中の炭化水素基の炭素数が3以上である場合には、該炭化水素基は直鎖構造を有していてもよく、分岐構造を有していてもよい。上記式(11)中のR11〜R16は同一であってもよく、異なっていてもよい。上記式(11)中のR2〜R5は同一であってもよく、異なっていてもよい。上記式(11)中のd/(a+b+c+d)は、上記式(12)で表される構造単位の割合が3モル%以上、40モル%以下であるように適宜調整される。
上記式(11a)中、R1は、水素又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
上記式(11)中のR17は、下記式(11b)で表される基であることがより好ましく、下記式(11c)で表される基であることがさらに好ましい。下記式(11c)で表される基は、無置換のフェニレン基である。
上記式(11)中のR17は、下記式(11b)で表される基であることがより好ましく、下記式(11c)で表される基であることがさらに好ましい。下記式(11c)で表される基は、無置換のフェニレン基である。
上記式(11b)中、R1は、水素又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
上記式(11)で表される樹脂A11には、上記式(11)で表される樹脂成分のみを含有する樹脂だけでなく、種々の構造を有する樹脂成分を含有する混合物であって、かつ樹脂成分全体の組成の平均をとると、上記式(11)で表される樹脂も含まれる。
シリコーン樹脂Aは、樹脂A1及び樹脂A12の内の少なくとも1種の樹脂を主成分として含むことが好ましく、樹脂A1及び樹脂A12の内の少なくとも1種の樹脂を50重量%以上、100重量%以下含むことがより好ましい。シリコーン樹脂Aは、樹脂A1及び樹脂A12の内の少なくとも1種の樹脂であることが特に好ましい。
上記式(1)で表される樹脂A1の下記式(a)より求められるフェニル基の含有比率は、15モル%以上、60モル%以下である。フェニル基の含有比率が15モル%未満であると、ガスバリア性が不十分になる。フェニル基の含有比率が60モル%を超えると、剥離が生じやすくなる。ガスバリア性をより一層高める観点からは、上記フェニル基の含有比率は20モル%以上であることが好ましい。剥離をより一層生じ難くする観点からは、上記フェニル基の含有比率は、55モル%以下であることが好ましい。
フェニル基の含有比率(モル%)=(平均組成式が上記式(1)で表される樹脂の1分子あたりに含まれるフェニル基の平均個数×フェニル基の分子量/平均組成式が上記式(1)で表される樹脂の数平均分子量)×100 ・・・式(a)
上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂A12は、全構造単位100モル%中、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を3モル%以上、40モル%以下含む。環状エーテル含有基を有し、更に上記式(12)に示すように、2つの珪素原子がベンゼン環を介して結合されている構造単位を有し、言い換えれば2つの珪素原子の間にベンゼン環が配置されている構造単位を有し、加えて上記式(12)で表される構造単位の割合が3モル%以上、40モル%以下である樹脂A12を用いることにより、腐食性ガスに対してより一層高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離が生じ難い光半導体装置用封止剤を得ることができる。
上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂A12は、全構造単位100モル%中、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を3モル%以上、40モル%以下含む。環状エーテル含有基を有し、更に上記式(12)に示すように、2つの珪素原子がベンゼン環を介して結合されている構造単位を有し、言い換えれば2つの珪素原子の間にベンゼン環が配置されている構造単位を有し、加えて上記式(12)で表される構造単位の割合が3モル%以上、40モル%以下である樹脂A12を用いることにより、腐食性ガスに対してより一層高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離が生じ難い光半導体装置用封止剤を得ることができる。
樹脂A12の全構造単位100モル%中、上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位の割合の好ましい下限は10モル%、好ましい上限は30モル%である。フェニレン基を有する構造単位の割合が上記好ましい範囲内であると、腐食性ガスに対して高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離がより一層生じ難い光半導体装置用封止剤が得られる。
シリコーン樹脂Aは、環状エーテル含有基を有する。上記環状エーテル含有基としては特に限定されず、例えば、グリシジル含有基、エポキシシクロヘキシル含有基及びオキセタン含有基等の環状エーテル含有基が挙げられる。シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11は、グリシジル含有基又はエポキシシクロヘキシル含有基を有することが好ましい。
上記環状エーテル含有基は、骨格の一部に環状エーテル基を含む官能基である。上記環状エーテル含有基は、例えば、環状エーテル基を骨格に含み、アルキル基又はアルキルエーテル基等の他の骨格も含む官能基であってもよい。
上記グリシジル含有基としては特に限定されず、例えば、2,3−エポキシプロピル基、3,4−エポキシブチル基、4,5−エポキシペンチル基、2−グリシドキシエチル基、3−グリシドキシプロピル基及び4−グリシドキシブチル基等が挙げられる。
上記グリシジル含有基としては特に限定されず、例えば、2,3−エポキシプロピル基、3,4−エポキシブチル基、4,5−エポキシペンチル基、2−グリシドキシエチル基、3−グリシドキシプロピル基及び4−グリシドキシブチル基等が挙げられる。
上記エポキシシクロヘキシル含有基としては特に限定されず、例えば、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、及び3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基等が挙げられる。
樹脂A1、樹脂A12及びA11の上記環状エーテル含有基の含有比率の好ましい下限は0.1モル%、より好ましい下限は1モル%、更に好ましい下限は5モル%、好ましい上限は50モル%、より好ましい上限は40モル%、更に好ましい上限は30モル%である。上記環状エーテル含有基の含有比率が上記好ましい下限を満たすと、シリコーン樹脂Aと熱硬化剤Bとの反応性が充分に高くなり、封止剤の硬化性をより一層高めることができる。上記環状エーテル含有基の含有比率が上記好ましい上限を満たすと、シリコーン樹脂Aと熱硬化剤Bとの反応に関与しない環状エーテル含有基が少なくなるため、封止剤の耐熱性が高くなる。
上記環状エーテル含有基の含有比率とは、樹脂A1、樹脂A12及びA11の平均組成式中に含まれる上記環状エーテル含有基の含有比率である。具体的には、下記式(b)に基づいて求めた比率である。
環状エーテル含有基の含有比率(モル%)=(平均組成式が上記式(1)又は上記式(11)で表される樹脂の1分子あたりに含まれる環状エーテル含有基の平均個数×環状エーテル含有基の分子量/平均組成式が上記式(1)又は上記式(11)で表される樹脂の数平均分子量)×100 ・・・式(b)
環状エーテル含有基の含有比率(モル%)=(上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂の1分子あたりに含まれる環状エーテル含有基の平均個数×環状エーテル含有基の分子量/上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂の数平均分子量)×100 ・・・式(b)
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11のアルコキシ基の含有量の好ましい下限は0.5モル%、より好ましい下限は1モル%、好ましい上限は10モル%、より好ましい上限は5モル%である。アルコキシル基の含有量が上記好ましい範囲内であると、封止剤の耐熱性及び耐光性が飛躍的に向上する。これはシリコーン樹脂A中にアルコキシ基が含有されていることにより、硬化速度を飛躍的に向上させることができるため、硬化時における熱劣化が防止されるためであると考えられる。また、硬化速度が飛躍的に高くなると、硬化促進剤を添加する場合に、比較的少ない添加量でも充分な硬化性が得られる。
アルコキシ基の含有量が上記好ましい下限を満たすと、封止剤の硬化速度が充分に速くなり、封止剤の耐熱性が良好になる。アルコキシル基の含有量が上記好ましい上限を満たすと、シリコーン樹脂及び封止剤の貯蔵安定性が高くなり、封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記アルコキシ基の含有量は、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11の平均組成式中に含まれる上記アルコキシ基の量を意味する。
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11はシラノール基を含有しないほうが好ましい。シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11がシラノール基を含有しないと、シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11、並びに封止剤の貯蔵安定性が高くなる。上記シラノール基は、真空下での加熱により減少させることができる。シラノール基の含有量は、赤外分光法を用いて測定できる。
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11はシラノール基を含有しないほうが好ましい。シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11がシラノール基を含有しないと、シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11、並びに封止剤の貯蔵安定性が高くなる。上記シラノール基は、真空下での加熱により減少させることができる。シラノール基の含有量は、赤外分光法を用いて測定できる。
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11の数平均分子量(Mn)の好ましい下限は1000、より好ましい下限は1500、好ましい上限は50000、より好ましい上限は15000である。数平均分子量が上記好ましい下限を満たすと、熱硬化時に揮発成分が少なくなり、硬化による膜減りが少なくなる。数平均分子量が上記好ましい上限を満たすと、粘度調節が容易である。
上記数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレンを標準物質して求めた値である。上記数平均分子量(Mn)は、Waters社製の測定装置(カラム:昭和電工社製 Shodex GPC LF−804(長さ300mm)を2本、測定温度:40℃、流速:1mL/分、溶媒:テトラヒドロフラン、標準物質:ポリスチレン)を用いて測定された値を意味する。
〔上記式(1)で表される樹脂A1の詳細〕
平均組成式が一般式(1)で表されるシリコーン樹脂A1の使用により、封止剤は、青色から紫外領域の短波長の光に対する透過性が高くなる。従って、光半導体素子の封止剤として用いた場合に、封止される発光素子の発熱又は発光による変色が生じ難くなる。さらに、封止剤の硬化物の耐熱性、耐光性及びガスバリア性を高めることができる。加えて、発光ダイオード等の光半導体により形成された発光素子を封止した際に、封止剤の硬化物のハウジング材等への密着性に優れているので、クラック生じ難い。
平均組成式が一般式(1)で表されるシリコーン樹脂A1の使用により、封止剤は、青色から紫外領域の短波長の光に対する透過性が高くなる。従って、光半導体素子の封止剤として用いた場合に、封止される発光素子の発熱又は発光による変色が生じ難くなる。さらに、封止剤の硬化物の耐熱性、耐光性及びガスバリア性を高めることができる。加えて、発光ダイオード等の光半導体により形成された発光素子を封止した際に、封止剤の硬化物のハウジング材等への密着性に優れているので、クラック生じ難い。
上記式(1)中、上記環状エーテル含有基及びフェニル基以外の上記R1〜R6で表される炭素数1〜8の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、イソへキシル基、及びシクロヘキシル基が挙げられる。
上記式(1)で表される樹脂A1において、(R4R5SiO2/2)で表される構造単位(以下、二官能構造単位ともいう)は、下記一般式(1−2)で表される構造、すなわち、二官能構造単位中のケイ素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシル基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
(R4R5SiXO1/2) ・・・式(1−2)
(R4R5SiXO1/2) ・・・式(1−2)
上記一般式(1−2)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(1−2)中のR4及びR5は、式(1)中のR4及びR5と同様の基である。
また、上記式(1)で表される樹脂A1において、(R6SiO3/2)で表される構造単位(以下、三官能構造単位ともいう)は、下記式(1−3)又は(1−4)で表される構造、すなわち、三官能構造単位中のケイ素原子に結合した酸素原子の2つがそれぞれヒドロキシル基若しくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中のケイ素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシル基若しくはアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
(R6SiX2O1/2) ・・・式(1−3)
(R6SiXO2/2) ・・・式(1−4)
(R6SiX2O1/2) ・・・式(1−3)
(R6SiXO2/2) ・・・式(1−4)
上記式(1−3)及び式(1−4)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(1−3)及び(1−4)中のR6は、式(1)中のR6と同様の基である。
上記式(1−2)〜(1−4)において、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。
上記式(1−2)〜(1−4)において、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。
上記式(1)中、a/(a+b+c)の下限は0、上限は0.3である。a/(a+b+c)が上記上限を満たすと、封止剤の耐熱性をより一層高めることができ、かつ封止剤の剥離をより一層抑制できる。上記式(1)中、a/(a+b+c)のより好ましい上限は0.25、更に好ましい上限は0.2である。なお、aが0である場合、上記式(1)中、(R1R2R3SiO1/2)aの構造単位は存在しない。
上記式(1)中、b/(a+b+c)の下限は0.5、上限は0.9である。b/(a+b+c)が上記下限を満たすと、封止剤の硬化物が硬くなりすぎず、封止剤にクラックが生じ難くなる。b/(a+b+c)が上記上限を満たすと、封止剤のガスバリア性がより一層高くなる。上記式(1)中、b/(a+b+c)の下限は0.50であり、より好ましい下限は0.6、より好ましい上限は0.85である。
上記式(1)中、c/(a+b+c)の下限は0.1、上限は0.5である。c/(a+b+c)が上記下限を満たすと、封止剤の耐熱性が高くなり、高温環境下で封止剤の硬化物の厚みが減少し難くなる。c/(a+b+c)が上記上限を満たすと、封止剤としての適正な粘度を維持することが容易であり、密着性をより一層高めることができる。上記式(1)中、c/(a+b+c)の好ましい上限は0.4、より好ましい上限は0.35、更に好ましい上限は0.3である。
上記式(1)で表される樹脂A1について、テトラメチルシラン(以下、TMS)を基準に29Si−核磁気共鳴分析(以下、NMR)を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式(1)中の(R1R2R3SiO1/2)aで表される構造単位に相当するピークは+10〜0ppm付近に現れ、上記式(1)中の(R4R5SiO2/2)b及び(1−2)の二官能構造単位に相当する各ピークは−10〜−50ppm付近に現れ、上記式(1)中の(R6SiO3/2)c、並びに(1−3)及び(1−4)の三官能構造単位に相当する各ピークは−50〜−80ppm付近に現れる。
従って、29Si−NMRを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式(1)中の各構造単位の比率を測定できる。
但し、上記TMSを基準にした29Si−NMRの測定で上記式(1)中の構造単位の見分けがつかない場合は、29Si−NMRの測定結果だけではなく、1H−NMR及び19F−NMRの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式(1)中の各構造単位の比率を見分けることができる。
但し、上記TMSを基準にした29Si−NMRの測定で上記式(1)中の構造単位の見分けがつかない場合は、29Si−NMRの測定結果だけではなく、1H−NMR及び19F−NMRの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式(1)中の各構造単位の比率を見分けることができる。
〔上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂A12及び上記式(11)で表される樹脂A11の詳細〕
上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有するシリコーン樹脂A12の使用により、腐食性ガスに対して高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離が生じ難い光半導体装置用封止剤を得ることができる。また、上記式(11)で表されるシリコーン樹脂A11の使用により、腐食性ガスに対して高いより一層ガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離がより一層生じ難い光半導体装置用封止剤を得ることができる。
上記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有するシリコーン樹脂A12の使用により、腐食性ガスに対して高いガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離が生じ難い光半導体装置用封止剤を得ることができる。また、上記式(11)で表されるシリコーン樹脂A11の使用により、腐食性ガスに対して高いより一層ガスバリア性を有し、過酷な環境下で使用されてもクラック又は剥離がより一層生じ難い光半導体装置用封止剤を得ることができる。
上記式(11),(11a),(11b)及び上記式(12),(12A),(12B)中、上記R1〜R5及びR11〜R16で表される炭素数1〜8の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、イソへキシル基、及びシクロヘキシル基が挙げられる。
上記式(11)で表される樹脂A11において、(R14R15SiO2/2)で表される構造単位(以下、二官能構造単位ともいう)は、下記式(11−2)で表される構造、すなわち、二官能構造単位中のケイ素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシル基又はアルコキシ基を構成する構造を含む。
(R14R15SiXO1/2) ・・・式(11−2)
(R14R15SiXO1/2) ・・・式(11−2)
上記式(11−2)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(11−2)中のR14及びR15は、式(11)中のR14及びR15と同様の基である。
上記式(11)で表される樹脂A11において、(R16SiO3/2)で表される構造単位(以下、三官能構造単位ともいう)は、下記式(11−3)又は(11−4)で表される構造、すなわち、三官能構造単位中のケイ素原子に結合した酸素原子の2つがそれぞれヒドロキシル基もしくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中のケイ素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシル基もしくはアルコキシ基を構成する構造を含む。
(R16SiX2O1/2) ・・・式(11−3)
(R16SiXO2/2) ・・・式(11−4)
(R16SiX2O1/2) ・・・式(11−3)
(R16SiXO2/2) ・・・式(11−4)
上記式(11−3)及び式(11−4)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(11−3)及び(11−4)中のR16は、式(11)中のR16と同様の基である。
上記式(11−2)〜(11−4)において、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。
上記式(11)中、a/(a+b+c+d)の下限は0、上限は0.2である。a/(a+b+c+d)が上記上限を満たすと、封止剤の耐熱性をより一層高めることができ、かつ封止剤の剥離をより一層抑制できる。なお、aが0である場合、上記式(11)中、(R11R12R13SiO1/2)aの構造単位は存在しない。
上記式(11)中、b/(a+b+c+d)の下限は0.1、上限は0.97である。b/(a+b+c+d)が上記下限を満たすと、封止剤の硬化物が硬くなりすぎず、封止剤にクラックが生じ難くなる。b/(a+b+c+d)が上記上限を満たすと、封止剤のガスバリア性がより一層高くなる。
上記式(11)中、c/(a+b+c+d)の下限は0、上限は0.3である。c/(a+b+c+d)が上記上限を満たすと、封止剤としての適正な粘度を維持することが容易であり、密着性をより一層高めることができる。なお、cが0である場合、上記式(11)中、(R16SiO3/2)cの構造単位は存在しない。
上記式(11)中、c/(a+b+c+d)の下限は0、上限は0.3である。c/(a+b+c+d)が上記上限を満たすと、封止剤としての適正な粘度を維持することが容易であり、密着性をより一層高めることができる。なお、cが0である場合、上記式(11)中、(R16SiO3/2)cの構造単位は存在しない。
上記式(11)中、c/(a+b+c+d)の好ましい下限は、0.05である。この下限を満たすことで封止剤の耐熱性をより一層高めることができ、高温環境下で封止剤の硬化物の厚みが減少し難くなる。
上記式(11)で表される樹脂A11について、テトラメチルシラン(以下、TMS)を基準に29Si−核磁気共鳴分析(以下、NMR)を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式(11)中の(R11R12R13SiO1/2)aで表される構造単位に相当するピークは+10〜0ppm付近に現れ、上記式(11)中の(R14R15SiO2/2)b及び(11−2)の二官能構造単位に相当する各ピークは−10〜−50ppm付近に現れ、上記式(11)中の(R16SiO3/2)c、並びに(11−3)及び(11−4)の三官能構造単位に相当する各ピークは−50〜−80ppm付近に現れ、上記式(11)中の(R2R3R4R5Si2R17O2/2)に相当するピークは0〜−5ppm付近に現れる。
上記式(11)で表される樹脂A11について、テトラメチルシラン(以下、TMS)を基準に29Si−核磁気共鳴分析(以下、NMR)を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式(11)中の(R11R12R13SiO1/2)aで表される構造単位に相当するピークは+10〜0ppm付近に現れ、上記式(11)中の(R14R15SiO2/2)b及び(11−2)の二官能構造単位に相当する各ピークは−10〜−50ppm付近に現れ、上記式(11)中の(R16SiO3/2)c、並びに(11−3)及び(11−4)の三官能構造単位に相当する各ピークは−50〜−80ppm付近に現れ、上記式(11)中の(R2R3R4R5Si2R17O2/2)に相当するピークは0〜−5ppm付近に現れる。
従って、29Si−NMRを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式(11)中の各構造単位の比率を測定できる。
但し、上記TMSを基準にした29Si−NMRの測定で上記式(11)中の構造単位の見分けがつかない場合は、29Si−NMRの測定結果だけではなく、1H−NMR及び19F−NMRの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式(11)中の各構造単位の比率を見分けることができる。
但し、上記TMSを基準にした29Si−NMRの測定で上記式(11)中の構造単位の見分けがつかない場合は、29Si−NMRの測定結果だけではなく、1H−NMR及び19F−NMRの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式(11)中の各構造単位の比率を見分けることができる。
〔シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11の合成方法〕
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11を合成する方法としては特に限定されず、例えば、SiH基を有するシリコーン樹脂と、環状エーテル含有基を有するビニル化合物とのハイドロシリレーション反応により置換基を導入する第1の方法、並びに有機珪素化合物と環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物とを縮合反応させる第2の方法等が挙げられる。
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11を合成する方法としては特に限定されず、例えば、SiH基を有するシリコーン樹脂と、環状エーテル含有基を有するビニル化合物とのハイドロシリレーション反応により置換基を導入する第1の方法、並びに有機珪素化合物と環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物とを縮合反応させる第2の方法等が挙げられる。
上記第1の方法において、上記ハイドロシリレーション反応は、必要に応じて触媒の存在下、SiH基とビニル基とを反応させる方法である。
上記SiH基を有するシリコーン樹脂としては、分子内にSiH基を含有するものであって、上記環状エーテル含有基を有するビニル化合物を反応させた後に、上記シリコーン樹脂となるようなものを使用すればよい。
上記SiH基を有するシリコーン樹脂としては、分子内にSiH基を含有するものであって、上記環状エーテル含有基を有するビニル化合物を反応させた後に、上記シリコーン樹脂となるようなものを使用すればよい。
上記環状エーテル含有基を有するビニル化合物としては、分子内に1個以上の環状エーテル含有基を有するビニル化合物であれば特に限定されず、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート及びビニルシクロヘキセンオキシドなどのエポキシ基含有化合物が挙げられる。
上記第2の方法において、環状エーテル骨格を有さない有機珪素化合物と環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物とを縮合反応させる具体的な方法としては、例えば、環状エーテル含有基を有さない有機珪素化合物と環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物とを、水と酸性触媒又は塩基性触媒との存在下で反応させる方法が挙げられる。この方法において、上記水の配合量は、上記有機珪素化合物中及び環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物中のケイ素原子に結合したアルコキシ基を加水分解できるように適宜調整される。
上記第2の方法において、上記環状エーテル骨格を有さない有機珪素化合物としては、例えば、下記式(51)、下記式(52)及び下記式(53)で表されるシロキサン単位を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物が挙げられる。
R22R23R24Si(OR) ・・・式(51)
R25R26Si(OR)2 ・・・式(52)
R27Si(OR)3 ・・・式(53)
R22R23R24Si(OR) ・・・式(51)
R25R26Si(OR)2 ・・・式(52)
R27Si(OR)3 ・・・式(53)
上記式(51)〜(53)中、R22〜R27は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表し、ORは、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。
上記式(51)〜(53)中、上記R22〜27で表される炭素数1〜8の炭化水素基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、イソへキシル基、シクロヘキシル基及びフェニル基が挙げられる。
上記式(51)〜(53)中、ORで表される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、具体的には、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基等が挙げられる。
樹脂A12及び樹脂A11を得る際に用いられ、上記式(12)で表される構造単位を構成する有機珪素化合物としては、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(ジエチルメトキシシリル)ベンゼン、及び1,4ービス(エトキシエチルメチルシリル)ベンゼン等が挙げられる。
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11を得る際に用いられ、上記環状エーテル含有基を有さない有機珪素化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、イソプロピル(メチル)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(メチル)ジメトキシシラン、メチル(フェニル)ジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン及びフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの有機珪素化合物は、上記式(51)〜(53)で表されるシロキサン単位を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物に相当する。
上記環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物としては、例えば、下記式(54)、下記式(55)及び下記式(56)で表される環状エーテル含有基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物が挙げられる。
R28R29R30Si(OR) ・・・式(54)
R31R32Si(OR)2 ・・・式(55)
R33Si(OR)3 ・・・式(56)
R28R29R30Si(OR) ・・・式(54)
R31R32Si(OR)2 ・・・式(55)
R33Si(OR)3 ・・・式(56)
上記式(54)中、R28〜R30は、少なくとも1つが環状エーテル含有基であり、環状エーテル含有基以外のR28〜R30は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表し、ORは、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。
上記式(55)中、R31,R32は、少なくとも1つが環状エーテル含有基であり、環状エーテル含有基以外のR31,R32は、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基又は直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜8の炭化水素基のフッ化物基を表し、ORは、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。
上記式(56)中、R33は環状エーテル含有基を表し、ORは、直鎖状若しくは分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。
上記式(54)〜(56)中の環状エーテル含有基の種類及び好適な基は、シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11の環状エーテル含有基の種類及び好適な基と同様である。
上記式(54)〜(56)中の環状エーテル含有基の種類及び好適な基は、シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11の環状エーテル含有基の種類及び好適な基と同様である。
上記式(54)〜(56)中、上記R28〜33で表される炭素数1〜8の炭化水素基としては、上記式(51)〜(53)中、上記R22〜27で表される炭素数1〜8の炭化水素基と同様の基が挙げられる。上記式(54)〜(56)中、ORで表される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、上記式(51)〜(53)中のORで表される炭素数1〜4のアルコキシ基と同様の基が挙げられる。
シリコーン樹脂A、樹脂A1、樹脂A12及び樹脂A11を得る際に用いられ、上記環状エーテル含有基を有する有機珪素化合物としては、例えば、3−グリシドキシプロピル(ジメチル)メチルメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(ジメチル)メトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジブトキシシラン、2,3−エポキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン及び2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシランが挙げられる。これらの有機珪素化合物は、上記式(54)〜(56)で表される環状エーテル含有基を有するアルコキシシラン又はその部分加水分解物に相当する。
上記酸性触媒としては、例えば、無機酸、有機酸、無機酸の酸無水物及びその誘導体、並びに有機酸の酸無水物及びその誘導体が挙げられる。
上記無機酸としては、例えば、リン酸、ホウ酸及び炭酸が挙げられる。上記有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸及びオレイン酸が挙げられる。
上記無機酸としては、例えば、リン酸、ホウ酸及び炭酸が挙げられる。上記有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸及びオレイン酸が挙げられる。
上記塩基性触媒としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド及びアルカリ金属のシラノール化合物が挙げられる。
上記アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。上記アルカリ金属のアルコキシドとしては、例えば、ナトリウム−t−ブトキシド、カリウム−t−ブトキシド及びセシウム−t−ブトキシドが挙げられる。
上記アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。上記アルカリ金属のアルコキシドとしては、例えば、ナトリウム−t−ブトキシド、カリウム−t−ブトキシド及びセシウム−t−ブトキシドが挙げられる。
上記アルカリ金属のシラノール化合物としては、例えば、ナトリウムシラノレート化合物、カリウムシラノレート化合物及びセシウムシラノレート化合物が挙げられる。なかでも、カリウム系触媒又はセシウム系触媒が好適である。
(熱硬化剤B)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、シリコーン樹脂A中の環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤Bを含有する。本発明に係る光半導体装置用封止剤は、熱硬化剤Bを含むため、光半導体装置用熱硬化性組成物である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、シリコーン樹脂A中の環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤Bを含有する。本発明に係る光半導体装置用封止剤は、熱硬化剤Bを含むため、光半導体装置用熱硬化性組成物である。
熱硬化剤Bとしては、シリコーン樹脂Aの環状エーテル含有基と反応可能なものであれば特に限定されず、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、メルカプト化合物、フェノール樹脂、フェノール樹脂の芳香環を水素化したポリオール、酸無水物、イミダゾール、アミンアダクト、ヒドラジン、第3級アミン、有機ホスフィン、並びにジシアンジアミドが挙げられる。熱硬化剤Bは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記脂肪族アミンとしては、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及びイソホロンジアミン等が挙げられる。上記芳香族アミンとしては、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及び4,4’−ジアミノジフェノルエーテル等が挙げられる。上記メルカプト化合物としては、メルカプトプロピオン酸エステル及びエポキシ樹脂の末端メルカプト化合物等が挙げられる。
上記フェノール樹脂としては、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及び臭素化ビスフェノールAノボラック等が挙げられる。
上記酸無水物としては、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、シクロヘキサン−1,2,3−トリカルボン酸−1,2−無水物、及びシクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2無水物等の脂環式酸無水物、アルキル置換グルタル酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、並びに無水ピロメリット酸等が挙げられる。上記アルキル置換グルタル酸無水物としては、3−メチルグルタル酸無水物などの分岐していてもよい炭素数1〜8のアルキル基を有する3−アルキルグルタル酸無水物、2−エチル−3−プロピルグルタル酸無水物などの分岐していてもよい炭素数1〜8のアルキル基を有する2,3−ジアルキルグルタル酸無水物、並びに2,4−ジエチルグルタル酸無水物及び2,4−ジメチルグルタル酸無水物などの分岐していてもよい炭素数1〜8のアルキル基を有する2,4−ジアルキルグルタル酸無水物等が挙げられる。
上記イミダゾールとしては、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、及び2−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール並びに該イミダゾールの塩類等が挙げられる。上記アミンアダクトとしては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、及びイミダゾールからなる群から選択された少なくとも1種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等が挙げられる。上記ヒドラジンとしては、アジピン酸ジヒドラジド等が挙げられる。上記第3級アミンとしては、ジメチルベンジルアミン、及び1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等が挙げられる。上記有機ホスフィンとしては、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。
封止剤の耐熱性をより一層高める観点からは、熱硬化剤Bは、酸無水物であることが好ましく、脂環式酸無水物又はアルキル置換グルタル酸無水物であることがより好ましく、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、ノルボルナン−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、シクロヘキサン−1,2,3−トリカルボン酸−1,2無水物、シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2無水物又は2,4−ジエチルグルタル酸無水物であることがさらに好ましい。
熱硬化剤Bは、下記式(2)で表される熱硬化剤(以下、熱硬化剤B2と略記することがある)であることも好ましい。下記式(2)で表される熱硬化剤B2の使用により、温度サイクルにおいてクラック又は剥離がより一層生じ難くなり、封止剤の硬化物の表面の粘着性をより一層低くすることができる。
また、シリコーン樹脂Aと熱硬化剤B2とを含有する光半導体装置用封止剤は、青色から紫外領域の短波長の光に対する透過性が高く、耐熱性及び耐光性に優れる。従って、封止される発光素子の発熱及び発光により、封止剤が変色し難い。加えて、発光ダイオード等の光半導体装置の発光素子を封止した際に、ハウジング材等に対する封止剤の密着性に優れ、封止剤にクラックが生じ難い。従って、過酷な環境下で使用されたとしても、腐食ガスの侵入による明るさの低下も生じ難い。また、硬化物の表面が粘着性をほとんど有さないため、硬化物の表面にごみなどの異物が付着し難い。よって、光半導体素子などの発光素子が発する光の明るさが低下し難いので、光半導体装置における発光効率を高めることができる。
熱硬化剤Bの含有量は特に限定されない。シリコーン樹脂A100重量部に対して、熱硬化剤Bの含有量の好ましい下限は1重量部、より好ましい下限は5重量部、好ましい上限は200重量部、より好ましい上限は120重量部である。熱硬化剤Bの含有量が上記好ましい下限及び上限を満たすと、封止剤の架橋反応が充分に進行し、耐熱性及び耐光性が高くなるとともに、透湿度が充分に低くなる。
熱硬化剤B2を用いる場合には、該熱硬化剤B2とともに、該熱硬化剤B2以外の熱硬化剤Bを用いてもよい。熱硬化剤B2と、該熱硬化剤B2以外の熱硬化剤Bとを併用する場合には、熱硬化剤B2の100重量部に対して、熱硬化剤B2以外の熱硬化剤Bの含有量は100重量部以下であることが好ましく、90重量部以下であることがより好ましく、80重量部以下であることが更に好ましい。熱硬化剤B2以外の熱硬化剤Bの含有量が上記上限を満たすと、硬化物の表面の粘着性を低減することが容易である。
(硬化促進剤)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、硬化促進剤をさらに含有することが好ましい。
上記硬化促進剤としては特に限定されず、例えば、イミダゾール類、第3級アミン類及び該第3級アミン類の塩類、ホスホニウム塩類、アミノトリアゾール類及び金属触媒類等が挙げられる。硬化促進剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、硬化促進剤をさらに含有することが好ましい。
上記硬化促進剤としては特に限定されず、例えば、イミダゾール類、第3級アミン類及び該第3級アミン類の塩類、ホスホニウム塩類、アミノトリアゾール類及び金属触媒類等が挙げられる。硬化促進剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記イミダゾール類としては、2−メチルイミダゾール及び2−エチル−4−メチルイミダゾール等が挙げられる。上記第3級アミン類としては、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等が挙げられる。上記ホスフィン類としては、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。上記ホスホニウム塩類としては、トリフェニルホスホニウムブロマイド等が挙げられる。上記金属触媒類としては、オクチル酸錫及びジブチル錫ジラウレートなどの錫系金属触媒類、オクチル酸亜鉛などの亜鉛系金属触媒類、並びにアルミニウム、クロム、コバルト及びジルコニウムなどのアセチルアセトナート等が挙げられる。
上記硬化促進剤の含有量は特に限定されない。シリコーン樹脂A100重量部に対して、上記硬化促進剤の含有量の好ましい下限は0.01重量部、より好ましい下限は0.05重量部、好ましい上限5重量部、より好ましい上限は1.5重量部である。硬化促進剤の含有量が上記好ましい下限を満たすと、硬化促進剤の添加効果を充分に得ることができる。上記硬化促進剤の含有量が上記好ましい上限を満たすと、封止剤の硬化物が着色し難くなり、更に耐熱性及び耐光性が低下し難くなる。
(酸化ケイ素粒子)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、酸化ケイ素粒子をさらに含有することが好ましい。
上記酸化ケイ素粒子の使用により、封止剤の硬化物の透明性、耐熱性及び耐光性を損なうことなく、硬化前の封止剤の粘度を適当な範囲に調整できる。従って、封止剤の取り扱い性を高めることができる。さらに、封止剤の硬化物のガスバリア性をより一層高めることができる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、酸化ケイ素粒子をさらに含有することが好ましい。
上記酸化ケイ素粒子の使用により、封止剤の硬化物の透明性、耐熱性及び耐光性を損なうことなく、硬化前の封止剤の粘度を適当な範囲に調整できる。従って、封止剤の取り扱い性を高めることができる。さらに、封止剤の硬化物のガスバリア性をより一層高めることができる。
上記酸化ケイ素粒子の一次粒子径の好ましい下限は5nm、より好ましい下限は8nm、好ましい上限は200nm、より好ましい上限は150nmである。上記酸化ケイ素粒子の一次粒子径が上記好ましい下限を満たすと、酸化ケイ素粒子の分散性がより一層高くなり、封止剤の硬化物の透明性がより一層高くなる。上記酸化ケイ素粒子の一次粒子径が上記好ましい上限を満たすと、酸化ケイ素粒子に起因した光散乱が発生し難くなり、封止剤の硬化物の透明性がより一層高くなり、更に25℃における粘度の上昇効果を充分に得ることができ、かつ温度上昇における粘度の低下を抑制できる。
上記酸化ケイ素粒子の一次粒子径は、以下のようにして測定される。光半導体装置用封止剤の硬化物を透過型電子顕微鏡(商品名「JEM−2100」、日本電子社製)を用いて観察する。視野中の100個の酸化ケイ素粒子の一次粒子の大きさをそれぞれ測定し、測定値の平均値を一次粒子径とする。上記一次粒子径は、上記酸化ケイ素粒子が球形である場合には酸化ケイ素粒子の直径の平均値を意味し、非球形である場合には酸化ケイ素粒子の長径の平均値を意味する。
上記酸化ケイ素粒子のBET比表面積の好ましい下限は30m2/g、好ましい上限が400m2/gである。上記酸化ケイ素粒子のBET比表面積が30m2/g以上であると、封止剤の25℃における粘度を好適な範囲に制御でき、温度上昇における粘度の低下を抑制でき、封止剤の硬化物の透明性をより一層高くすることができる。上記酸化ケイ素粒子のBET比表面積が400m2/g以下であると、酸化ケイ素粒子の凝集が生じ難くなり、分散性を高くすることができ、更に封止剤の硬化物の透明性をより一層高くすることができる。
上記酸化ケイ素粒子としては特に限定されず、例えば、フュームドシリカ、溶融シリカ等の乾式法で製造されたシリカ、並びにコロイダルシリカ、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等が挙げられる。なかでも、揮発成分が少なく、かつ透明性がより一層高い封止剤を得る観点からは、上記酸化ケイ素粒子は、フュームドシリカが好適に用いられる。
上記フュームドシリカとしては、例えば、Aerosil 50(比表面積:50m2/g)、Aerosil 90(比表面積:90m2/g)、Aerosil 130(比表面積:130m2/g)、Aerosil 200(比表面積:200m2/g)、Aerosil 300(比表面積:300m2/g)、及びAerosil 380(比表面積:380m2/g)(いずれも日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記酸化ケイ素粒子は、有機ケイ素化合物により表面処理されていることが好ましい。この表面処理により、酸化ケイ素粒子の分散性が非常に高くなり、封止剤の透明性を損なうこともなく、更に硬化前の封止剤の温度上昇による粘度の低下をより一層抑制できる。
上記有機ケイ素化合物としては特に限定されず、例えば、アルキル基を有するシラン系化合物、ジメチルシロキサン等のシロキサン骨格を有するケイ素系化合物、アミノ基を有するケイ素系化合物、(メタ)アクリロイル基を有するケイ素系化合物、及びエポキシ基を有するケイ素系化合物等が挙げられる。なかでも、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物、又はポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物が好ましい。上記「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基とメタクリロイル基とを意味する。
有機ケイ素化合物による表面処理する方法の一例として、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物を用いる場合には、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルクロライド及びトリメチルメトキシシラン等を用いて、酸化ケイ素粒子を表面処理する方法が挙げられる。ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物を用いる場合には、ポリジメチルシロキサン基の末端にシラノール基を有する化合物及び環状シロキサン等を用いて、酸化ケイ素粒子を表面処理する方法が挙げられる。
上記トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子の市販品としては、RX200(比表面積:140m2/g)、及びR8200(比表面積:140m2/g)(いずれも日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子の市販品としては、RY200(比表面積:120m2/g)(日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子の市販品としては、RY200(比表面積:120m2/g)(日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記有機ケイ素化合物により酸化ケイ素粒子を表面処理する方法は特に限定されない。この方法としては、例えば、ミキサー中に酸化ケイ素粒子を添加し、攪拌しながら有機ケイ素化合物を添加する乾式法、酸化ケイ素粒子のスラリー中に有機ケイ素化合物を添加するスラリー法、並びに、酸化ケイ素粒子の乾燥後に有機ケイ素化合物をスプレー付与するスプレー法などの直接処理法等が挙げられる。上記乾式法で用いられるミキサーとしては、ヘンシェルミキサー及びV型ミキサー等が挙げられる。上記乾式法では、有機ケイ素化合物は、直接、又は、アルコール水溶液、有機溶媒溶液若しくは水溶液として添加される。
上記有機ケイ素化合物により表面処理されている酸化ケイ素粒子を得るために、光半導体装置用封止剤を調製する際に、酸化ケイ素粒子とシリコーン樹脂A等のマトリクス樹脂との混合時に、有機ケイ素化合物を直接添加するインテグレルブレンド法等を用いてもよい。
上記シリコーン樹脂A100重量部に対して、上記酸化ケイ素粒子の含有量は、0.5重量部以上、40重量部以下であることが好ましい。上記シリコーン樹脂A100重量部に対して、上記酸化ケイ素粒子の含有量のより好ましい下限は1重量部、より好ましい上限は35重量部である。上記酸化ケイ素粒子の含有量が上記下限を満たすと、封止剤のガスバリア性をより一層高めることができる。上記酸化ケイ素粒子の含有量が上記上限を満たすと、封止剤の粘度及びチクソ値をより一層適正な範囲に制御でき、かつ封止剤の透明性をより一層高めることができる。
ところで、発光素子から発せられる光が明るくても、発光素子から発せられる光が内部から外部に効率よく出なければ、十分な明るさを得ることはできない。十分な明るさを保つためには、より多くの電流を発光素子に流す必要がある。
本発明者は、フェニル基又はフェニレン基を有するシリコーン樹脂を使用することにより、封止剤の硬化物の屈折率が高くなり、発光素子から発せられる光を効率よく取り出すことができることを見出した。これにより、低電流でも、外部に出る光を十分に明るくすることができる。
本発明者は、フェニル基又はフェニレン基を有するシリコーン樹脂を使用することにより、封止剤の硬化物の屈折率が高くなり、発光素子から発せられる光を効率よく取り出すことができることを見出した。これにより、低電流でも、外部に出る光を十分に明るくすることができる。
しかし、フェニル基又はフェニレン基を有するシリコーン樹脂と、蛍光体とを含む封止剤は、硬化前に高温に晒されると封止剤の粘度が急激に低下して、蛍光体が沈降しやすい。このため、硬化の際に、封止剤が高温に晒されると、発光素子の周辺に蛍光体が偏在して、光が乱反射する。この結果、発光素子から発せられる光の一部が封止剤の硬化物中で失われ、光半導体装置から取り出される光量が少なくなるという問題がある。
本発明に係る光半導体装置用封止剤が、上記有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子を含有することにより、フェニル基又はフェニレン基を有するシリコーン樹脂を含有するにもかかわらず、封止剤の高温での粘度を十分な高さに維持できる。これにより、封止剤が高温に加熱された時の粘度を適切な範囲に調整でき、封止剤中の蛍光体の分散状態を均一に保つことができる。
(蛍光体)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、蛍光体をさらに含有してもよい。上記蛍光体は、光半導体装置用封止剤を用いて封止する発光素子が発する光を吸収し、蛍光を発生することによって、最終的に所望の色の光を得ることができるように作用する。上記蛍光体は、発光素子が発する光によって励起され、蛍光を発し、発光素子が発する光と蛍光体が発する蛍光との組み合わせによって、所望の色の光を得ることができる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、蛍光体をさらに含有してもよい。上記蛍光体は、光半導体装置用封止剤を用いて封止する発光素子が発する光を吸収し、蛍光を発生することによって、最終的に所望の色の光を得ることができるように作用する。上記蛍光体は、発光素子が発する光によって励起され、蛍光を発し、発光素子が発する光と蛍光体が発する蛍光との組み合わせによって、所望の色の光を得ることができる。
例えば、発光素子として紫外線LEDチップを使用して最終的に白色光を得ることを目的とする場合には、青色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。発光素子として青色LEDチップを使用して最終的に白色光を得ることを目的とする場合には、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を組み合わせて用いるか、又は、黄色蛍光体を用いることが好ましい。上記蛍光体は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記青色蛍光体としては特に限定されず、例えば、(Sr、Ca、Ba、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba、Sr)MgAl10O17:Eu、(Sr、Ba)3MgSi2O8:Eu等が挙げられる。
上記赤色蛍光体としては特に限定されず、例えば、(Sr、Ca)S:Eu、(Ca、Sr)2SI5N8:Eu、CaSiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、LiW2O8:(Eu、Sm)、(Sr、Ca、Bs、Mg)10(PO4)8Cl2:(Eu、Mn)、Ba3MgSi2O8:(Eu、Mn)等が挙げられる。
上記緑色蛍光体としては特に限定されず、例えば、Y3(Al、Ga)5O12:Ce、SrGa2S4:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、SrSiON:Eu、ZnS:(Cu、Al)、BaMgAl10O17(Eu、Mn)、SrAl2O4:Eu等が挙げられる。
上記黄色蛍光体としては特に限定されず、例えば、Y3Al5O12:Ce、(Y、Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、CaGa2S4:Eu、Sr2SiO4:Eu等が挙げられる。
さらに、上記蛍光体としては、有機蛍光体であるペリレン系化合物等が挙げられる。
さらに、上記蛍光体としては、有機蛍光体であるペリレン系化合物等が挙げられる。
上記蛍光体の体積平均粒径の好ましい下限は1μm、より好ましい下限は2μm、好ましい上限は30μm、より好ましい上限は25μmである。
所望の色の光を得るように、上記蛍光体の含有量は適宜調整でき、特に限定されない。本発明に係る光半導体装置用封止剤100重量%中、上記蛍光体の含有量は0.1〜40重量%であることが好ましい。
所望の色の光を得るように、上記蛍光体の含有量は適宜調整でき、特に限定されない。本発明に係る光半導体装置用封止剤100重量%中、上記蛍光体の含有量は0.1〜40重量%であることが好ましい。
(カップリング剤)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含有してもよい。
上記カップリング剤としては特に限定されず、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含有してもよい。
上記カップリング剤としては特に限定されず、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
シリコーン樹脂A100重量部に対して、カップリング剤の含有量の好ましい下限は0.1重量部、好ましい上限は5重量部である。カップリング剤の含有量が0.1重量部以上であると、カップリング剤の添加効果が充分に発揮される。カップリング剤の含有量が5重量部以下であると、余剰のカップリング剤が揮発し難くなり、封止剤を硬化させたときに、高温環境下で硬化物の厚みがより一層減少し難くなる。
(他の成分)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、本発明の効果を妨げない範囲で、シリコーン樹脂A以外の硬化性化合物を含有してもよい。該硬化性化合物としては例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基又はエポキシ基を有する化合物が挙げられる。中でも、エポキシ化合物が好ましい。エポキシ化合物は従来公知のエポキシ化合物を用いることができ、特に限定されない。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、本発明の効果を妨げない範囲で、シリコーン樹脂A以外の硬化性化合物を含有してもよい。該硬化性化合物としては例えば、アミノ基、ウレタン基、イミド基、水酸基、カルボキシル基又はエポキシ基を有する化合物が挙げられる。中でも、エポキシ化合物が好ましい。エポキシ化合物は従来公知のエポキシ化合物を用いることができ、特に限定されない。
シリコーン樹脂A以外の硬化性化合物の配合量は特に限定されない。シリコーン樹脂A100重量部に対して、シリコーン樹脂A以外の硬化性組成物の含有量の好ましい上限は10重量部、より好ましい上限は5重量部、更に好ましい上限は3重量部、特に好ましい上限は1重量部である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、消泡剤、着色剤、変性剤、レベリング剤、光拡散剤、熱伝導性フィラー、難燃剤等の添加剤をさらに含有してもよい。
なお、上記環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂Aを含む第1の液と上記環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤Bを含む第2の液を別々に調製しておき、使用直前に第1の液と第2の液を混合して、本発明に係る光半導体装置用封止剤を調製してもよい。このようにシリコーン樹脂Aと熱硬化剤Bとを別々に、第1の液と第2の液との2液にすることによって保存安定性を向上させることができる。
なお、上記環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂Aを含む第1の液と上記環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤Bを含む第2の液を別々に調製しておき、使用直前に第1の液と第2の液を混合して、本発明に係る光半導体装置用封止剤を調製してもよい。このようにシリコーン樹脂Aと熱硬化剤Bとを別々に、第1の液と第2の液との2液にすることによって保存安定性を向上させることができる。
(光半導体装置用封止剤の詳細及び用途)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、E型粘度計を用いて測定された25℃における5rpmでの粘度が1000〜10,000mPa・sであり、かつパラレルプレート型レオメーターを用いて25℃から昇温速度20℃/分で加熱したときに、25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上であることが好ましい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、E型粘度計を用いて測定された25℃における5rpmでの粘度が1000〜10,000mPa・sであり、かつパラレルプレート型レオメーターを用いて25℃から昇温速度20℃/分で加熱したときに、25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上であることが好ましい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の粘度が上記範囲内である場合には、蛍光体を添加した際に、蛍光体の沈降を抑制し、光半導体装置から取り出される光をより一層明るくすることができる。
上記25℃における5rpmでの粘度が1000〜10,000mPa・sの範囲内にある場合には、光半導体装置により形成された発光素子を効率よく封止できる。上記25℃における5rpmでの粘度の好ましい下限は1200mPa・s、より好ましい下限は1500mPa・s、好ましい上限は8000mPa・s、より好ましい上限は6000mPa・sである。
上記25℃における5rpmでの粘度が1000〜10,000mPa・sの範囲内にある場合には、光半導体装置により形成された発光素子を効率よく封止できる。上記25℃における5rpmでの粘度の好ましい下限は1200mPa・s、より好ましい下限は1500mPa・s、好ましい上限は8000mPa・s、より好ましい上限は6000mPa・sである。
なお、上記「粘度」は、E型粘度計(TV−22型、東機産業社製)を用いて測定された値である。
上記剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上であると、封止剤が加熱され、硬化する間に、蛍光体がほとんど沈降しない。このため、光半導体装置からより一層明るい光を取り出すことができる。上記剪断速度1s−1での最低粘度のより好ましい下限は300mPa・s、更に好ましい下限は500mPa・sである。
上記剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上であると、封止剤が加熱され、硬化する間に、蛍光体がほとんど沈降しない。このため、光半導体装置からより一層明るい光を取り出すことができる。上記剪断速度1s−1での最低粘度のより好ましい下限は300mPa・s、更に好ましい下限は500mPa・sである。
上記剪断速度1s−1での最低粘度は、パラレルプレート型レオメーター(「DAR−2000」、レオロジカ社製)を用いて測定された値を意味する。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の硬化温度は特に限定されない。光半導体装置用封止剤の硬化温度の好ましい下限は80℃、より好ましい下限は100℃、好ましい上限は180℃、より好ましい上限は150℃である。硬化温度が上記好ましい下限を満たすと、封止剤の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記好ましい上限を満たすと、パッケージの熱劣化が起こり難い。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の硬化温度は特に限定されない。光半導体装置用封止剤の硬化温度の好ましい下限は80℃、より好ましい下限は100℃、好ましい上限は180℃、より好ましい上限は150℃である。硬化温度が上記好ましい下限を満たすと、封止剤の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記好ましい上限を満たすと、パッケージの熱劣化が起こり難い。
硬化には特に限定されないが、ステップキュア方式を用いることが好ましい。ステップキュア方式は、一旦低温で仮硬化させておき、その後に高温で硬化させる方法である。ステップキュア方式の使用により、封止剤の硬化収縮を抑えることができる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の製造方法としては特に限定されず、例えば、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリウムミキサー、ニーダー、三本ロール又はビーズミル等の混合機を用いて、常温又は加温下で、シリコーン樹脂A、熱硬化剤B、及び必要に応じて配合される他の成分を混合する方法等が挙げられる。
上記発光素子としては、半導体を用いた発光素子であれば特に限定されず、例えば、上記発光素子が発光ダイオードである場合、例えば、基板上にLED形式用半導体材料を積層した構造が挙げられる。この場合、半導体材料としては、例えば、GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlN、及びSiC等が挙げられる。
上記基板の材料としては、例えば、サファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO、及びGaN単結晶等が挙げられる。また、必要に応じ基板と半導体材料との間にバッファー層が形成されていてもよい。上記バッファー層の材料としては、例えば、GaN及びAlN等が挙げられる。
本発明に係る光半導体装置としては、具体的には、例えば、発光ダイオード装置、半導体レーザー装置及びフォトカプラ等が挙げられる。このような光半導体装置は、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライト、照明、各種センサー、プリンター及びコピー機等の光源、車両用計測器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト並びにスイッチング素子等に好適に用いることができる。
本発明に係る光半導体装置では、本発明に係る光半導体装置用封止剤の硬化物により、光半導体により形成された発光素子が封止されている。本発明に係る光半導体装置では、LEDなどの光半導体により形成された発光素子を封止するように、光半導体装置用封止剤の硬化物が配置されている。このため、発光素子を封止している光半導体装置用封止剤の硬化物にクラックが生じ難く、かつ光透過性、耐熱性、耐候性及びガスバリア性を高めることができる。また、熱硬化剤Bが、上記式(2)で表される熱硬化剤B2である場合には、光半導体装置用封止剤の硬化物の表面の粘着性が低くなり、該硬化物の表面にごみなどの異物が付着し難いので、光半導体装置の明るさの低下を防ぐことができる。
(光半導体装置の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
本実施形態の光半導体装置1は、ハウジング2を有する。ハウジング2内にLEDからなる光半導体素子3が実装されている。この光半導体素子3の周囲を、ハウジング2の光反射性を有する内面2aが取り囲んでいる。本実施形態では、光半導体により形成された発光素子として、光半導体素子3が用いられている。
図1は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
本実施形態の光半導体装置1は、ハウジング2を有する。ハウジング2内にLEDからなる光半導体素子3が実装されている。この光半導体素子3の周囲を、ハウジング2の光反射性を有する内面2aが取り囲んでいる。本実施形態では、光半導体により形成された発光素子として、光半導体素子3が用いられている。
内面2aは、内面2aの径が開口端に向かうにつれて大きくなるように形成されている。従って、光半導体素子3から発せられた光のうち、内面2aに到達した光が内面2aにより反射され、光半導体素子3の前方側に進行する。光半導体素子3を封止するように、内面2aで囲まれた領域内には、光半導体装置用封止剤4が充填されている。
なお、図1に示す構造は、本発明に係る光半導体装置の一例にすぎず、光半導体素子3の実装構造等には適宜変形され得る。
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
(合成例1):式(1)で表される樹脂A1に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン23gと、ジメチルジメトキシシラン180gと、フェニルトリメトキシシラン100gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン100gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.7gを水107gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.8gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−1)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン23gと、ジメチルジメトキシシラン180gと、フェニルトリメトキシシラン100gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン100gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.7gを水107gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.8gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−1)を得た。
得られたポリマー(A1−1)の数平均分子量(Mn)は2200であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(A1−1)は、下記の平均組成式(1A)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.58(PhSiO3/2)0.19(EpSiO3/2)0.15 …式(1A)
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.58(PhSiO3/2)0.19(EpSiO3/2)0.15 …式(1A)
上記式(1A)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(A1−1)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は19モル%であり、フェニル基の含有比率は15モル%であり、エポキシ当量は691g/eq.であった。
得られたポリマー(A1−1)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は19モル%であり、フェニル基の含有比率は15モル%であり、エポキシ当量は691g/eq.であった。
なお、合成例1及び下記の合成例2〜13で得られた各ポリマーの分子量は、各ポリマー10mgにテトラヒドロフラン1mLを加え、溶解するまで攪拌し、GPC測定により測定した。GPC測定では、Waters社製の測定装置(カラム:昭和電工社製 Shodex GPC LF−804(長さ300mm)×2本、測定温度:40℃、流速:1mL/min、溶媒:テトラヒドロフラン、標準物質:ポリスチレン)を用いた。合成例1及び下記の合成例2〜14で得られた各ポリマーのエポキシ当量は、JIS K−7236に準拠して求めた。
(合成例2):式(1)で表される樹脂A1に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン208gと、ジフェニルジメトキシシシラン71gと、フェニルトリメトキシシラン58gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水117gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−2)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン208gと、ジフェニルジメトキシシシラン71gと、フェニルトリメトキシシラン58gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水117gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−2)を得た。
得られたポリマー(A1−2)の数平均分子量(Mn)は1800であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(A1−2)は、下記の平均組成式(1B)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.57(Ph2SiO2/2)0.10(PhSiO3/2)0.10(EpSiO3/2)0.15 …式(1B)
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.57(Ph2SiO2/2)0.10(PhSiO3/2)0.10(EpSiO3/2)0.15 …式(1B)
上記式(1B)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(A1−2)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は17モル%であり、フェニル基の含有比率は21モル%であり、エポキシ当量は723g/eq.であった。
得られたポリマー(A1−2)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は17モル%であり、フェニル基の含有比率は21モル%であり、エポキシ当量は723g/eq.であった。
(合成例3):式(1)で表される樹脂A1に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン254gと、ジフェニルジメトキシシシラン106gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水116gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−3)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン254gと、ジフェニルジメトキシシシラン106gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水116gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−3)を得た。
得られたポリマー(A1−3)の数平均分子量(Mn)は1600であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(A1−3)は、下記の平均組成式(1C)を有していた。
(Me2SiO2/2)0.70(Ph2SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15 ・・・式(1C)
(Me2SiO2/2)0.70(Ph2SiO2/2)0.15(EpSiO3/2)0.15 ・・・式(1C)
上記式(1C)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(A1−3)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は17モル%であり、フェニル基の含有比率は21モル%であり、エポキシ当量は742g/eq.であった。
得られたポリマー(A1−3)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は17モル%であり、フェニル基の含有比率は21モル%であり、エポキシ当量は742g/eq.であった。
(合成例4):式(1)で表される樹脂A1に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン23gと、ジメチルジメトキシシラン115gと、フェニルトリメトキシシラン71gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン133gと、ジフェニルジメトキシシラン88gと、シクロヘキシルジメトキシメチルシラン51gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水117gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.8gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−4)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン23gと、ジメチルジメトキシシラン115gと、フェニルトリメトキシシラン71gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン133gと、ジフェニルジメトキシシラン88gと、シクロヘキシルジメトキシメチルシラン51gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水117gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.8gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−4)を得た。
得られたポリマー(A1−4)の数平均分子量(Mn)は1500であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(A1−4)は、下記の平均組成式(1D)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.41(PhSiO3/2)0.13(EpSiO3/2)0.15(Ph2SiO2/2)0.13(Me(C6H11)SiO2/2)0.10 ・・・式(1D)
上記式(1D)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.41(PhSiO3/2)0.13(EpSiO3/2)0.15(Ph2SiO2/2)0.13(Me(C6H11)SiO2/2)0.10 ・・・式(1D)
上記式(1D)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(A1−4)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は16モル%であり、フェニル基の含有比率は25モル%であり、シクロヘキシル基の含有比率は7モル%であり、エポキシ当量は810g/eq.であった。
(合成例5(比較例用))
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン23gと、ジメチルジメトキシシラン150gと、フェニルトリメトキシシラン150gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン100gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.7gを水112gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.8gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去してポリマー(X1)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン23gと、ジメチルジメトキシシラン150gと、フェニルトリメトキシシラン150gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン100gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.7gを水112gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.8gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去してポリマー(X1)を得た。
得られたポリマー(X1)の数平均分子量(Mn)は2000であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(X1)は、下記の平均組成式を有していた。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.48(PhSiO3/2)0.29(EpSiO3/2)0.15
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.48(PhSiO3/2)0.29(EpSiO3/2)0.15
上記式中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(X1)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は18モル%であり、フェニル基の含有比率は21モル%であり、エポキシ当量は723g/eq.であった。
得られたポリマー(X1)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は18モル%であり、フェニル基の含有比率は21モル%であり、エポキシ当量は723g/eq.であった。
(合成例6(比較例用))
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン242gと、フェニルトリメトキシシラン60gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水117gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(X2)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン242gと、フェニルトリメトキシシラン60gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水117gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(X2)を得た。
得られたポリマー(X2)の数平均分子量(Mn)は1700であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(X2)は、下記の平均組成式を有していた。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.67(PhSiO3/2)0.10(EpSiO3/2)0.15
上記式中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(X2)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は20モル%であり、フェニル基の含有比率は8モル%であり、エポキシ当量は660g/eq.であった。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.67(PhSiO3/2)0.10(EpSiO3/2)0.15
上記式中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(X2)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は20モル%であり、フェニル基の含有比率は8モル%であり、エポキシ当量は660g/eq.であった。
(合成例7(比較例用))
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン350gと、トリメトキシメチルシラン125gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン125gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム1.2gを水190gに溶かした溶液をゆっくりと滴下した後、50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸1.3gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマーを得た。このポリマーを、ヘキサン/水を用いて洗浄し、減圧下で揮発成分を除去し、ポリマー(X3)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン350gと、トリメトキシメチルシラン125gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン125gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム1.2gを水190gに溶かした溶液をゆっくりと滴下した後、50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸1.3gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマーを得た。このポリマーを、ヘキサン/水を用いて洗浄し、減圧下で揮発成分を除去し、ポリマー(X3)を得た。
得られたポリマー(X3)の数平均分子量(Mn)は2900であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(X3)は、下記の平均組成式を有していた。
(Me2SiO2/2)0.65(MeSiO3/2)0.22(EpSiO3/2)0.13
(Me2SiO2/2)0.65(MeSiO3/2)0.22(EpSiO3/2)0.13
上記式中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(X3)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は19モル%、エポキシ当量は660g/eq.であった。
得られたポリマー(X3)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は19モル%、エポキシ当量は660g/eq.であった。
(実施例1)
合成例1で得られたポリマー(A1−1)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製,4−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:ヘキサヒドロ無水フタル酸=70:30)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例1で得られたポリマー(A1−1)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製,4−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:ヘキサヒドロ無水フタル酸=70:30)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例2)
合成例1で得られたポリマー(A1−1)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例1で得られたポリマー(A1−1)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例3)
合成例2で得られたポリマー(A1−2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例2で得られたポリマー(A1−2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例4)
合成例2で得られたポリマー(A1−2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例2で得られたポリマー(A1−2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例5)
合成例3で得られたポリマー(A1−3)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリルを有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例3で得られたポリマー(A1−3)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリルを有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例6)
合成例3で得られたポリマー(A1−3)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL RY200、ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積120m2/g、日本アエロジル社製)10gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例3で得られたポリマー(A1−3)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL RY200、ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積120m2/g、日本アエロジル社製)10gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例7)
合成例4で得られたポリマー(A1−4)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)15gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例4で得られたポリマー(A1−4)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)15gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例1)
合成例6で得られたポリマー(X2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例6で得られたポリマー(X2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例2)
合成例6で得られたポリマー(X2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例6で得られたポリマー(X2)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例3)
合成例5で得られたポリマー(X1)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例5で得られたポリマー(X1)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例4)
合成例7で得られたポリマー(X3)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例7で得られたポリマー(X3)100gと、酸無水物(リカシッドMH−700G、新日本理化社製)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL R8200、トリメチルシリル基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積140m2/g、日本アエロジル社製)20gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
〔実施例1〜7及び比較例1〜4の評価〕
(光半導体装置の作製)
銀めっきされたリード電極付きポリフタルアミド製ハウジング材に、ダイボンド材によって主発光ピークが460nmの発光素子が実装されており、発光素子とリード電極とが金ワイヤーで接続されている構造において、得られた光半導体装置用封止剤を注入し、100℃で3時間、次に130℃で3時間加熱して硬化させ、光半導体装置を作製した。この光半導体装置を用いて、下記のガス腐食試験及び熱衝撃試験を実施した。
(光半導体装置の作製)
銀めっきされたリード電極付きポリフタルアミド製ハウジング材に、ダイボンド材によって主発光ピークが460nmの発光素子が実装されており、発光素子とリード電極とが金ワイヤーで接続されている構造において、得られた光半導体装置用封止剤を注入し、100℃で3時間、次に130℃で3時間加熱して硬化させ、光半導体装置を作製した。この光半導体装置を用いて、下記のガス腐食試験及び熱衝撃試験を実施した。
(ガス腐食試験)
得られた光半導体装置を、40℃及び相対湿度90%RH雰囲気下のチャンバー内に入れ、硫化水素ガスの濃度が3ppm、二酸化硫黄ガスの濃度が10ppmとなるようにチャンバー内にガスを充填した。ガスの充填から、24時間後、48時間後、96時間後、168時間後及び500時間後にそれぞれ、銀めっきされたリード電極を目視で観察した。
得られた光半導体装置を、40℃及び相対湿度90%RH雰囲気下のチャンバー内に入れ、硫化水素ガスの濃度が3ppm、二酸化硫黄ガスの濃度が10ppmとなるようにチャンバー内にガスを充填した。ガスの充填から、24時間後、48時間後、96時間後、168時間後及び500時間後にそれぞれ、銀めっきされたリード電極を目視で観察した。
銀めっきに変色が見られない場合を「○○」、銀めっきに茶褐色に変色した箇所が少しみられる場合を「○」、銀めっきのほとんどすべてが茶色に変色した場合を「△」、銀めっきのほとんどすべてが黒色に変色した場合を「×」と判定した。
また、下記の1000サイクルの熱衝撃試験を行った後の光半導体装置についても、同様の試験を行い、ガス腐食試験(熱衝撃試験後)として結果を下記の表に示した。また、熱衝撃試験を行っていない光半導体装置については、ガス腐食試験(初期)として結果を下記の表に示した。
また、下記の1000サイクルの熱衝撃試験を行った後の光半導体装置についても、同様の試験を行い、ガス腐食試験(熱衝撃試験後)として結果を下記の表に示した。また、熱衝撃試験を行っていない光半導体装置については、ガス腐食試験(初期)として結果を下記の表に示した。
(熱衝撃試験)
得られた光半導体装置を、液槽式熱衝撃試験機(「TSB−51」、ESPEC社製)を用いて、−50℃で5分間保持した後、125℃まで昇温し、125℃で5分間保持した後−50℃まで降温する過程を1サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。500サイクル後、及び1000サイクル後にそれぞれ20個のサンプルを取り出した。
実体顕微鏡(「SMZ−10」、ニコン社製)にてサンプルを観察した。20個のサンプルの光半導体装置用封止剤にそれぞれクラックが生じているか否か、又は光半導体装置用封止剤がパッケージ又は電極から剥離しているか否かを観察し、クラック又は剥離が生じたサンプルの数(NG数)を数えた。
得られた光半導体装置を、液槽式熱衝撃試験機(「TSB−51」、ESPEC社製)を用いて、−50℃で5分間保持した後、125℃まで昇温し、125℃で5分間保持した後−50℃まで降温する過程を1サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。500サイクル後、及び1000サイクル後にそれぞれ20個のサンプルを取り出した。
実体顕微鏡(「SMZ−10」、ニコン社製)にてサンプルを観察した。20個のサンプルの光半導体装置用封止剤にそれぞれクラックが生じているか否か、又は光半導体装置用封止剤がパッケージ又は電極から剥離しているか否かを観察し、クラック又は剥離が生じたサンプルの数(NG数)を数えた。
(25℃における粘度の測定)
E型粘度計(TV−22型、東機産業社製)を用いて、得られた光半導体装置用封止剤の25℃における5rpmでの粘度(mPa・s)を測定した。
E型粘度計(TV−22型、東機産業社製)を用いて、得られた光半導体装置用封止剤の25℃における5rpmでの粘度(mPa・s)を測定した。
(昇温時の最低粘度の測定)
パラレルプレート型レオメーター(「DAR−2000」、レオロジカ社製)を用いて、得られた光半導体装置用封止剤の25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度(mPa・s)を測定した。昇温速度に関しては、25℃から硬化温度までは20℃/分で温度上昇させ、その後硬化温度で著しい粘度上昇が起こるまで測定を続けた。
パラレルプレート型レオメーター(「DAR−2000」、レオロジカ社製)を用いて、得られた光半導体装置用封止剤の25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度(mPa・s)を測定した。昇温速度に関しては、25℃から硬化温度までは20℃/分で温度上昇させ、その後硬化温度で著しい粘度上昇が起こるまで測定を続けた。
(蛍光体入り封止剤の作製)
実施例1〜7及び比較例1〜4で得られた各光半導体装置用封止剤10重量部に、蛍光体粉末(体積平均粒径17μm、比重4.7、「EY4453」、インタマティックス社製)0.8重量部入れて、攪拌し、脱泡し、光半導体装置用封止剤(以下、蛍光体入り封止剤と称することがある)を得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4で得られた各光半導体装置用封止剤10重量部に、蛍光体粉末(体積平均粒径17μm、比重4.7、「EY4453」、インタマティックス社製)0.8重量部入れて、攪拌し、脱泡し、光半導体装置用封止剤(以下、蛍光体入り封止剤と称することがある)を得た。
(蛍光体の沈降性)
得られた蛍光体入り封止剤を透明なガラス容器に入れて、100℃で3時間、次に130℃で3時間加熱して、封止剤を硬化させた。その後、硬化物中の蛍光体を目視で観察した。蛍光体の沈降がない場合を「○」、蛍光体の沈降がある場合を「△」、蛍光体の沈降が著しい場合を「×」と評価した。
得られた蛍光体入り封止剤を透明なガラス容器に入れて、100℃で3時間、次に130℃で3時間加熱して、封止剤を硬化させた。その後、硬化物中の蛍光体を目視で観察した。蛍光体の沈降がない場合を「○」、蛍光体の沈降がある場合を「△」、蛍光体の沈降が著しい場合を「×」と評価した。
(明るさの評価)
銀めっきされたリード電極付きポリフタルアミド製ハウジング材に、ダイボンド材によって主発光ピークが460nmの発光素子が実装されており、発光素子とリード電極とを金ワイヤーで電気的に接続されている光半導体素子に、得られた蛍光体入り封止剤を注入し、100℃で3時間、次に130℃で3時間加熱して硬化させ、光半導体装置を50個作製した。
銀めっきされたリード電極付きポリフタルアミド製ハウジング材に、ダイボンド材によって主発光ピークが460nmの発光素子が実装されており、発光素子とリード電極とを金ワイヤーで電気的に接続されている光半導体素子に、得られた蛍光体入り封止剤を注入し、100℃で3時間、次に130℃で3時間加熱して硬化させ、光半導体装置を50個作製した。
得られた光半導体装置50個を並べて、23℃で発光素子に40mAの電流を流して同時に点灯させたときの明るさを目視で観察した。50個の光半導体装置のいずれも明るさが充分な場合を「○」、50個の半導体装置の内のいずれかの明るさが不十分な場合を「×」と評価した。
結果を下記の表1〜4に示す。
結果を下記の表1〜4に示す。
実施例2,4,5,6及び7では、フェニル基を有するシリコーン樹脂を含む封止剤に酸化ケイ素微粒子が含有されており、高温に加熱された封止剤に分散している蛍光体が沈降しなかった。これにより、光半導体装置から明るい光を取り出すことができた。
実施例1及び3の封止剤では、フェニル基を有するシリコーン樹脂が含有されているが、表3に示すように、高温に加熱された封止剤において、分散している蛍光体が沈降して、光半導体装置から取り出された光が暗かった。
比較例で4では、蛍光体の沈降は観察されなかったが、フェニル基を有するシリコーン樹脂が含有されないため、光半導体装置から取り出された光は暗かった。これは封止剤の硬化物の屈折率が低いためであると考えられる。
(合成例8):式(1)で表される樹脂A1に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン188gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−5)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン188gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A1−5)を得た。
得られたポリマー(A1−5)の数平均分子量(Mn)は1700であった。ポリマー(A1−5)は、29Si−NMRより下記の平均組成式(1E)を有することを確認した。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.48((C6H5)2SiO2/2)0.26(EpSiO3/2)0.18 ・・・式(1E)
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.48((C6H5)2SiO2/2)0.26(EpSiO3/2)0.18 ・・・式(1E)
上記式(1E)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を表す。
得られたポリマー(A1−5)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は16モル%であり、フェニル基の含有比率は33モル%であり、エポキシ当量は692g/eq.であった。
得られたポリマー(A1−5)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は16モル%であり、フェニル基の含有比率は33モル%であり、エポキシ当量は692g/eq.であった。
(合成例9):式(11)で表される樹脂A11に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン151gと、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン76.2gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A11−1)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン151gと、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン76.2gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A11−1)を得た。
得られたポリマー(A11−1)の数平均分子量(Mn)は1500であった。ポリマー(A11−1)は、29Si−NMRより下記の平均組成式(11A)を有することを確認した。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.36(Me4Si2(C6H4)O2/2)0.12((C6H5)2SiO2/2)0.26(EpSiO3/2)0.18 ・・・式(11A)
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.36(Me4Si2(C6H4)O2/2)0.12((C6H5)2SiO2/2)0.26(EpSiO3/2)0.18 ・・・式(11A)
上記式(11A)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を表す。
得られたポリマー(A11−1)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は15モル%であり、フェニル基とフェニレン基との合計の含有比率は39モル%であり、エポキシ当量は712g/eq.であった。
得られたポリマー(A11−1)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は15モル%であり、フェニル基とフェニレン基との合計の含有比率は39モル%であり、エポキシ当量は712g/eq.であった。
(合成例10):式(11)で表される樹脂A11に相当する樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン79gと、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン238.6gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過してポリマー(A11−2)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、ジメチルジメトキシシラン79gと、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン238.6gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過してポリマー(A11−2)を得た。
得られたポリマー(A11−2)の数平均分子量(Mn)は1600であった。ポリマー(A11−2)は、29Si−NMRより下記の平均組成式(11B)を有することを確認した。
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.22(Me4Si2(C6H4)O2/2)0.28((C6H5)2SiO2/2)0.26(EpSiO3/2)0.16 ・・・式(11B)
(Me3SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.22(Me4Si2(C6H4)O2/2)0.28((C6H5)2SiO2/2)0.26(EpSiO3/2)0.16 ・・・式(11B)
上記式(11B)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を表す。
得られたポリマー(A11−2)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は14モル%であり、フェニル基とフェニレン基との合計の含有比率は45モル%であり、エポキシ当量は695g/eq.であった。
得られたポリマー(A11−2)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は14モル%であり、フェニル基とフェニレン基との合計の含有比率は45モル%であり、エポキシ当量は695g/eq.であった。
(合成例11(比較例用))
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン396.2gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去し、ポリマー(X4)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン25gと、1,4−ビス(ジメチルメトキシシリル)ベンゼン396.2gと、ジフェニルジメトキシシラン183gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン111gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.84gと水112gとを含む溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌した。その中に、酢酸0.9gを入れ、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去し、ポリマー(X4)を得た。
得られたポリマー(X4)の数平均分子量(Mn)は1700であった。ポリマー(X4)は、29Si−NMRより下記の平均組成式を有することを確認した。
(Me3SiO1/2)0.08(Me4Si2(C6H4)O2/2)0.47((C6H5)2SiO2/2)0.27(EpSiO3/2)0.18
(Me3SiO1/2)0.08(Me4Si2(C6H4)O2/2)0.47((C6H5)2SiO2/2)0.27(EpSiO3/2)0.18
上記式(X4)中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を表す。
得られたポリマー(X4)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は15モル%であり、フェニル基とフェニレン基との合計の含有比率は51モル%であり、エポキシ当量は732g/eq.であった。
得られたポリマー(X4)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は15モル%であり、フェニル基とフェニレン基との合計の含有比率は51モル%であり、エポキシ当量は732g/eq.であった。
(実施例8)
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gと、リカシッドMH−700G(酸無水物、新日本理化社製)25gと、U−CATSA 102(硬化促進剤、サンアプロ社製)0.3gと、サンドスタブ P−EPQ(酸化防止剤、クラリアント社製)0.1gとを混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gと、リカシッドMH−700G(酸無水物、新日本理化社製)25gと、U−CATSA 102(硬化促進剤、サンアプロ社製)0.3gと、サンドスタブ P−EPQ(酸化防止剤、クラリアント社製)0.1gとを混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例9)
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gを、合成例10で得られたポリマー(A11−2)100gに変更したこと以外は実施例1と同様にして、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gを、合成例10で得られたポリマー(A11−2)100gに変更したこと以外は実施例1と同様にして、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例10)
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gを、合成例8で得られたポリマー(A1−5)100gに変更したこと以外は実施例1と同様にして、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gを、合成例8で得られたポリマー(A1−5)100gに変更したこと以外は実施例1と同様にして、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例5)
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gを、合成例11で得られたポリマー(X4)100gに変更したこと以外は実施例1と同様にして、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例9で得られたポリマー(A11−1)100gを、合成例11で得られたポリマー(X4)100gに変更したこと以外は実施例1と同様にして、光半導体装置用封止剤を得た。
〔実施例8〜10及び比較例5の評価〕
実施例8〜10及び比較例5の光半導体装置用封止剤について、実施例1〜7及び比較例1〜4の評価と同様にして、ガス腐食試験及び熱衝撃試験を実施した。ここでは、熱衝撃試験を行っていない光半導体装置について、ガス腐食試験を実施した。
結果を下記の表5に示す。
実施例8〜10及び比較例5の光半導体装置用封止剤について、実施例1〜7及び比較例1〜4の評価と同様にして、ガス腐食試験及び熱衝撃試験を実施した。ここでは、熱衝撃試験を行っていない光半導体装置について、ガス腐食試験を実施した。
結果を下記の表5に示す。
(合成例12(比較例用))
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン440gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン160gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム1.2gを水170gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸1.3gを加え、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(X5)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン440gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン160gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム1.2gを水170gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸1.3gを加え、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(X5)を得た。
得られたポリマー(X5)の数平均分子量(Mn)は2300であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(X5)は、下記の平均組成式を有していた。
(Me2SiO2/2)0.84(EpSiO3/2)0.16
(Me2SiO2/2)0.84(EpSiO3/2)0.16
上記式中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(X5)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は22モル%であり、エポキシ当量は550g/eq.であった。
得られたポリマー(X5)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は22モル%であり、エポキシ当量は550g/eq.であった。
(合成例13(比較例用))
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン365gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン165gと、トリメチルメトキシシラン70gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム1.2gを水160gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸1.3gを加え、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去してポリマー(X6)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた2000mLのセパラブルフラスコに、ジメチルジメトキシシラン365gと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン165gと、トリメチルメトキシシラン70gとを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム1.2gを水160gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸1.3gを加え、減圧下で揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去してポリマー(X6)を得た。
得られたポリマー(X6)の数平均分子量(Mn)は2000であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(X6)は、下記の平均組成式を有していた。
(Me3SiO1/2) 0.12(Me2SiO2/2)0.71(EpSiO3/2)0.17
(Me3SiO1/2) 0.12(Me2SiO2/2)0.71(EpSiO3/2)0.17
上記式中、Epは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基を示す。
得られたポリマー(X6)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は23モル%であり、エポキシ当量は560g/eq.であった。
得られたポリマー(X6)の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基の含有比率は23モル%であり、エポキシ当量は560g/eq.であった。
(比較例6)
合成例12で得られたポリマー(X5)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例12で得られたポリマー(X5)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例7)
合成例7で得られたポリマー(X3)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例7で得られたポリマー(X3)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例8)
合成例13で得られたポリマー(X6)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例13で得られたポリマー(X6)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例11)
合成例1で得られたポリマー(A1−1)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例1で得られたポリマー(A1−1)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例12)
合成例2で得られたポリマー(A1−2)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例2で得られたポリマー(A1−2)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例13)
合成例3で得られたポリマー(A1−3)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例3で得られたポリマー(A1−3)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例14)
合成例4で得られたポリマー(A1−4)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例4で得られたポリマー(A1−4)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例9)
合成例13で得られたポリマー(X6)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL RY200、ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積120m2/g、日本アエロジル社製)5gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例13で得られたポリマー(X6)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL RY200、ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積120m2/g、日本アエロジル社製)5gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例10)
合成例13で得られたポリマー(X6)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)を15gと、MH700G(新日本理化社製、4−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=70:30)10gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL RY200、ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積120m2/g、日本アエロジル社製)5gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例13で得られたポリマー(X6)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)を15gと、MH700G(新日本理化社製、4−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=70:30)10gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gと、酸化ケイ素微粒子(AEROSIL RY200、ポリジメチルシロキサン基を有する有機ケイ素化合物により表面処理された酸化ケイ素粒子、比表面積120m2/g、日本アエロジル社製)5gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例11)
合成例12で得られたポリマー(X5)100gと、熱硬化剤(リカシッドMH−700G、新日本理化社製、4−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=70:30)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例12で得られたポリマー(X5)100gと、熱硬化剤(リカシッドMH−700G、新日本理化社製、4−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=70:30)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例12)
合成例5で得られたポリマー(X1)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
合成例5で得られたポリマー(X1)100gと、熱硬化剤として4−(4−メチルペンチル)ヘキサヒドロ無水フタル酸(式(2)で表される熱硬化剤)25gと、硬化促進剤(U−CAT SA 102、サンアプロ社製)0.3gと、酸化防止剤(サンドスタブ P−EPQ、クラリアント社製)0.1gとを混合機により混合した後、脱泡し、光半導体装置用封止剤を得た。
〔実施例11〜14及び比較例6〜12の評価〕
実施例11〜14及び比較例6〜12の光半導体装置用封止剤について、実施例1〜7及び比較例1〜4の評価と同様にして、ガス腐食試験及び熱衝撃試験を実施した。ここでは、熱衝撃試験を行っていない光半導体装置について、ガス腐食試験を実施した。さらに、実施例1、実施例11〜14及び比較例6〜12の光半導体装置用封止剤について、下記の粘着性を評価した。
実施例11〜14及び比較例6〜12の光半導体装置用封止剤について、実施例1〜7及び比較例1〜4の評価と同様にして、ガス腐食試験及び熱衝撃試験を実施した。ここでは、熱衝撃試験を行っていない光半導体装置について、ガス腐食試験を実施した。さらに、実施例1、実施例11〜14及び比較例6〜12の光半導体装置用封止剤について、下記の粘着性を評価した。
(光半導体装置用封止剤の硬化物の表面の粘着性(表面タック)の評価)
実施例11〜14及び比較例6〜12の光半導体装置用封止剤を用いて、実施例1〜7及び比較例1〜4の評価と同様にして、光半導体装置を作製した。また、実施例1の光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置も用意した。得られた光半導体装置を、23℃及び50RH%の雰囲気下で24時間放置した。24時間放置した後直ちに、光半導体装置用封止剤の硬化物の表面の粘着性を、硬化物に指を接触させて確認した。指を接触させた場合に粘着性をほとんど感じない場合には、粘着性なしとして「○」と評価し、指の表面が粘着性を感じた場合には、粘着性ありとして「×」と評価した。
結果を下記の表6に示す。
実施例11〜14及び比較例6〜12の光半導体装置用封止剤を用いて、実施例1〜7及び比較例1〜4の評価と同様にして、光半導体装置を作製した。また、実施例1の光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置も用意した。得られた光半導体装置を、23℃及び50RH%の雰囲気下で24時間放置した。24時間放置した後直ちに、光半導体装置用封止剤の硬化物の表面の粘着性を、硬化物に指を接触させて確認した。指を接触させた場合に粘着性をほとんど感じない場合には、粘着性なしとして「○」と評価し、指の表面が粘着性を感じた場合には、粘着性ありとして「×」と評価した。
結果を下記の表6に示す。
1…光半導体装置
2…ハウジング
2a…内面
3…光半導体素子
4…光半導体装置用封止剤
2…ハウジング
2a…内面
3…光半導体素子
4…光半導体装置用封止剤
Claims (9)
- 環状エーテル含有基を有するシリコーン樹脂と、
前記環状エーテル含有基と反応可能な熱硬化剤とを含有し、
前記シリコーン樹脂が、フェニル基を有し、かつ平均組成式が下記式(1)で表される樹脂、及び下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂の内の少なくとも1種の樹脂を含み、
下記式(1)で表される樹脂の下記式(a)より求められるフェニル基の含有比率が15モル%以上、60モル%以下であり、かつ、
下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、全構造単位100モル%中、下記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を3モル%以上、40モル%以下含む、光半導体装置用封止剤。
フェニル基の含有比率(モル%)=(平均組成式が前記式(1)で表される樹脂の1分子あたりに含まれるフェニル基の平均個数×フェニル基の分子量/平均組成式が前記式(1)で表される樹脂の数平均分子量)×100 ・・・式(a) - 前記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂は、平均組成式が下記式(11)で表される樹脂であり、
下記式(11)中の(R2R3R4R5Si2R17O2/2)の構造単位が、前記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位である、請求項1に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記シリコーン樹脂が、フェニル基を有し、かつ平均組成式が前記式(1)で表される樹脂である、請求項1に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記シリコーン樹脂が、前記式(12)で表されるフェニレン基を有する構造単位を有する樹脂である、請求項1又は2に記載の光半導体装置用封止剤。
- 酸化ケイ素粒子をさらに含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記酸化ケイ素粒子が、有機ケイ素化合物により表面処理されている、請求項5に記載の光半導体装置用封止剤。
- E型粘度計を用いて測定された25℃における5rpmでの粘度が1000〜10000mPa・sであり、かつ、
パラレルプレート型レオメーターを用いて25℃から昇温速度20℃/分で加熱したときに、25℃から硬化温度までの温度領域における剪断速度1s−1での最低粘度が200mPa・s以上である、請求項6に記載の光半導体装置用封止剤。 - 光半導体により形成された発光素子と、該発光素子を封止するように設けられた請求項1〜8のいずれか1項に記載の光半導体装置用封止剤とを備える、光半導体装置。
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