KR20120038412A - 광 반도체 장치용 다이본드재 및 이를 이용한 광 반도체 장치 - Google Patents

광 반도체 장치용 다이본드재 및 이를 이용한 광 반도체 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전도성이 높고, 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치에 있어서 균열이 발생하기 어렵게 할 수 있는 광 반도체 장치용 다이본드재를 제공한다. 본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지와, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지와, 히드로실릴화 반응용 촉매와, 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염, 및 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 중 적어도 한쪽의 물질을 포함한다.

Description

광 반도체 장치용 다이본드재 및 이를 이용한 광 반도체 장치{DIE-BONDING MATERIAL FOR OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICES AND OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE USING SAME}
본 발명은 발광 다이오드(LED) 소자 등의 광 반도체 소자를 다이본딩하기 위해 이용되는 광 반도체 장치용 다이본드재, 및 상기 광 반도체 장치용 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED) 소자 등의 광 반도체 소자가 표시 장치의 광원 등에 널리 이용되고 있다. 광 반도체 소자를 이용한 광 반도체 장치는 소비 전력은 낮으면서 수명은 길다. 또한, 광 반도체 장치는 가혹한 환경 하에서도 사용될 수 있다. 따라서, 광 반도체 장치는 휴대 전화용 백 라이트, 액정 텔레비젼용 백 라이트, 자동차용 램프, 조명 기구 및 간판 등의 폭 넓은 용도로 사용되고 있다.
하기 특허문헌 1에는 LED 소자가 기판 상에 실장된 광 반도체 장치가 개시되어 있다. 이 광 반도체 장치에서는 LED 소자는 기판의 상면에 다이본드재를 이용하여 접합되어 있다. 이 다이본드재는 알케닐기 함유 폴리오르가노실록산과, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 3개 이상 갖는 폴리오르가노하이드로젠실록산과, 백금 촉매와, 접착성 부여제를 포함한다. 상기 알케닐기 함유 폴리오르가노실록산은 규소 원자에 결합하는 수산기량이 50 내지 3000 ppm이고, 규소 원자에 결합한 알케닐기를 평균 1개 이상 가지면서 SiO4 /2 단위를 갖는 폴리오르가노실록산을 포함한다.
일본 특허 공개 제2009-114365호 공보
상기 광 반도체 장치에서는 광 반도체 소자로부터 빛을 발할 때에 높은 열량이 발생한다. 이 때문에, 다이본드재에 의해 접합된 광 반도체 소자가 열 열화될 수 있다. 광 반도체 소자의 열 열화를 억제하기 위해서는, 발생한 열을 다이본드재를 통해 충분히 방산시킬 필요가 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 종래의 다이본드재에서는 열을 충분히 방산시킬 수는 없다.
또한, 일반적으로, 충전재인 알루미나 및 산화아연은 열전도율이 높기 때문에 방열성이 우수한 재료로 알려져 있다. 그러나, 알루미나 및 산화아연의 비중은 비교적 크다. 이 때문에, 가령 알루미나 및 산화아연을 다이본드재에 첨가한 경우에는 다이본드재 중에서 알루미나 및 산화아연이 침강한다는 문제가 있다.
또한, 상기 충전재를 첨가한 종래의 광 반도체 장치용 다이본드재에서는 상기 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치에 있어서 균열이 생기기 쉽다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 열전도성이 높고, 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치에 있어서 균열이 발생하기 어렵게 할 수 있는 광 반도체 장치용 다이본드재, 및 상기 광 반도체 장치용 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지와, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지와, 히드로실릴화 반응용 촉매와, 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염, 및 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 중 적어도 한쪽의 물질을 포함하는 광 반도체 장치용 다이본드재가 제공된다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 어느 특정 국면에서는 상기 제1 실리콘 수지는 하기 식 (1A) 또는 하기 식 (1B)로 표시되며, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지이고, 상기 제2 실리콘 수지는 하기 식 (51A) 또는 하기 식 (51B)로 표시되며, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지이다.
Figure pct00001
상기 식 (1A) 중, a, b 및 c는 a/(a+b+c)=0.05 내지 0.50, b/(a+b+c)=0 내지 0.40 및 c/(a+b+c)=0.30 내지 0.80을 만족시키고, R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
Figure pct00002
상기 식 (1B) 중, a, b, c 및 d는 a/(a+b+c+d)=0.05 내지 0.50, b/(a+b+c+d)=0 내지 0.40, c/(a+b+c+d)=0.30 내지 0.80 및 d/(a+b+c+d)=0.01 내지 0.40을 만족시키고, R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R7 내지 R10은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R11은 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기를 나타낸다.
Figure pct00003
상기 식 (51A) 중, p, q 및 r은 p/(p+q+r)=0.05 내지 0.50, q/(p+q+r)=0 내지 0.40 및 r/(p+q+r)=0.30 내지 0.80을 만족시키고, R51 내지 R56은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기 및 알케닐기 이외의 R51 내지 R56은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
Figure pct00004
상기 식 (51B) 중, p, q, r 및 s는 p/(p+q+r+s)=0.05 내지 0.50, q/(p+q+r+s)=0 내지 0.40, r/(p+q+r+s)=0.30 내지 0.80 및 s/(p+q+r+s)=0.01 내지 0.40을 만족시키고, R51 내지 R56은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기 및 알케닐기 이외의 R51 내지 R56은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R57 내지 60은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R61은 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기를 나타낸다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 다른 특정 국면에서는 상기 제1 실리콘 수지는 규소 원자에 결합한 수소 원자와 알케닐기를 갖는 제1 실리콘 수지이다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 다른 특정 국면에서는 상기 물질의 평균 입경은 3 μm 이하이다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 또 다른 특정 국면에서는 상기 물질과는 상이하고, 평균 입경이 0.01 내지 2 μm이며, 열전도율이 10 W/m?K 이상인 충전재가 더 포함되어 있다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 다른 특정 국면에서는 상기 충전재는 산화알루미늄, 질화붕소, 질화규소 및 산화아연으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치는 본 발명에 따라 구성된 광 반도체 장치용 다이본드재와, 접속 대상 부재와, 상기 광 반도체 장치용 다이본드재를 이용하여 상기 접속 대상 부재에 접속된 광 반도체 소자를 구비한다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지와, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지와, 히드로실릴화 반응용 촉매와, 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염, 및 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 중 적어도 한쪽의 물질을 포함하기 때문에 열전도성을 높게 할 수 있다. 또한, 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치에 있어서 다이본드재에 균열이 생기기 어렵게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광 반도체 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세한 내용을 설명한다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지와, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지와, 히드로실릴화 반응용 촉매와, 물질 (X)를 포함한다. 상기 물질 (X)는 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염 (X1), 및 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 (X2) 중 적어도 한쪽이다.
상기 조성의 채용에 의해 다이본드재의 열전도성을 높게 할 수 있다. 또한, 다이본드재의 열전도성을 높게 할 수 있을 뿐만 아니라, 다이본드재를 이용한 광 반도체 장치에 있어서 다이본드재에 균열이 발생하기 어렵게 할 수 있다. 다이본드재의 열전도성이 높으면, 광 반도체 소자로부터 생긴 열량을 충분히 방산시킬 수 있어, 광 반도체 소자의 열 열화를 억제할 수 있다. 이 때문에, 광 반도체 장치를 장기간 사용할 수 있고, 광 반도체 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
열전도성을 부여하기 위해, 충전재로서 산화아연, 질화알루미늄, 질화붕소, 알루미나, 산화마그네슘 및 실리카 등이 일반적으로 이용되고 있다. 질화물의 열전도성은 매우 높다. 예를 들면, 질화알루미늄의 열전도율은 150 내지 250 W/m?K이고, 질화붕소의 열전도율은 30 내지 50 W/m?K이다. 그러나, 질화물은 매우 고가이다. 또한, 알루미나는 비교적 저렴하고, 열전도성도 20 내지 35 W/m?K로 비교적 높다. 그러나, 알루미나는 모스 경도가 9로서, 경도가 높다. 이 때문에, 알루미나가 이용된 경우에는 다이본드재에서의 균열의 발생이 문제가 되는 것으로 추찰된다. 산화마그네슘은 저렴하고, 열전도율도 45 내지 60 W/m?K로 양호하다. 그러나, 산화마그네슘은 내수성이 낮다. 실리카는 매우 저렴하다. 그러나, 실리카는 열전도율이 2 W/m?K로 낮다. 또한, 알루미나 및 산화아연의 비중은 비교적 크기 때문에, 다이본드재 중에서 알루미나 및 산화아연이 침강한다는 문제도 있다.
상기 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염 (X1)은 열전도율이 15 W/m?K로 비교적 양호하고, 모스 경도도 3.5로 낮다. 따라서, 상기 탄산마그네슘염 (X1) 또는 상기 탄산마그네슘염을 포함하는 상기 피복체 (X2)의 사용에 의해 다이본드재의 열전도성을 높게 하여, 다이본드재의 균열을 억제할 수 있다. 또한, 상기 탄산마그네슘 무수염 (X1)은 질화물과 비교하여 저렴하다. 따라서, 상기 탄산마그네슘염 (X1) 또는 상기 탄산마그네슘염을 포함하는 상기 피복체 (X2)의 사용에 의해 광 반도체 장치용 다이본드재의 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염 (X1)은, 예를 들면 화학식 4MgCO3?Mg(OH2)?4H2O로 표시되는 히드록시탄산마그네슘과는 상이하다. 이 히드록시탄산마그네슘은 단순히 탄산마그네슘이라고 불릴 수도 있다. 이 히드록시탄산마그네슘은 100℃ 전후로 가열되면, 결정수를 방출한다. 이 때문에, 히드록시탄산마그네슘은, 예를 들면 높은 내열성이 요구되는 광 반도체 장치의 용도에는 적합하지 않다.
상기 제1 실리콘 수지 및 상기 제2 실리콘 수지에서의 하기 식 (X)로부터 구해지는 아릴기의 함유 비율은 각각, 바람직하게는 10 몰％ 이상, 보다 바람직하게는 20 몰％ 이상, 바람직하게는 50 몰％ 이하, 보다 바람직하게는 40 몰％ 이하이다. 아릴기의 함유 비율이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 가스 배리어성이 보다 한층 높아지면서 다이본드재의 박리가 생기기 어려워진다.
아릴기의 함유 비율( 몰％)=(상기 제1 실리콘 수지 또는 상기 제2 실리콘 수지의 1 분자당에 포함되는 아릴기의 평균 개수×아릴기의 분자량/상기 제1 실리콘 수지 또는 상기 제2 실리콘 수지의 수 평균 분자량)×100 … 식 (X)
(제1 실리콘 수지)
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재에 포함되어 있는 제1 실리콘 수지는 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는다. 상기 수소 원자는 규소 원자에 직접 결합하고 있다. 다이본드재의 가스 배리어성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 제1 실리콘 수지는 규소 원자에 결합한 수소 원자와 아릴기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 아릴기로서는, 비치환 페닐기, 치환 페닐기, 비치환 페닐렌기 및 치환 페닐렌기를 들 수 있다.
가스 배리어성이 보다 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 제1 실리콘 수지는 규소 원자에 결합한 수소 원자와 알케닐기를 갖는 것이 바람직하다.
가스 배리어성이 보다 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 제1 실리콘 수지는 하기 식 (1A) 또는 하기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지인 것이 바람직하다. 다만, 상기 제1 실리콘 수지로서, 하기 식 (1A) 또는 하기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지 이외의 제1 실리콘 수지를 이용할 수도 있다. 하기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지는 페닐렌기를 가질 수도 있고, 페닐렌기를 갖지 않을 수도 있다. 상기 제1 실리콘 수지는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
Figure pct00005
상기 식 (1A) 중, a, b 및 c는 a/(a+b+c)=0.05 내지 0.50, b/(a+b+c)=0 내지 0.40 및 c/(a+b+c)=0.30 내지 0.80을 만족시키고, R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다. 또한, 상기 식 (1A) 중, (R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위 및 (R6SiO3/2)로 표시되는 구조 단위는 각각 알콕시기를 가질 수도 있고, 히드록시기를 가질 수도 있다.
Figure pct00006
상기 식 (1B) 중, a, b, c 및 d는 a/(a+b+c+d)=0.05 내지 0.50, b/(a+b+c+d)=0 내지 0.40, c/(a+b+c+d)=0.30 내지 0.80 및 d/(a+b+c+d)=0.01 내지 0.40을 만족시키고, R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R7 내지 R10은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R11은 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 또한, 상기 식 (1B) 중, (R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위, (R6SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위, (R7R8R9R10Si2R11O2 /2)로 표시되는 구조 단위는 각각 알콕시기를 가질 수도 있고, 히드록시기를 가질 수도 있다.
가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1A) 중 R1 내지 R6은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 페닐기 및 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하다.
가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1B) 중 R1 내지 R6은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 페닐기 및 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하다.
가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1A) 중 R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 수소 원자 및 알케닐기 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하다.
가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1B) 중 R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 수소 원자 및 알케닐기 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하다.
가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1A) 중 R1 내지 R6은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 수소 원자를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기, 수소 원자 및 알케닐기 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하다.
가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1B) 중 R1 내지 R6은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 수소 원자를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기, 수소 원자 및 알케닐기 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내는 것이 바람직하다.
상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B)는 평균 조성식을 나타낸다. 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B)에서의 탄화수소기는 직쇄상일 수도 있고, 분지상일 수도 있다. 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 R1 내지 R6은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 상기 식 (1B) 중의 R7 내지 R10은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중, (R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위에서의 산소 원자 부분, (R6SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위에서의 산소 원자 부분, (R7R8R9R10Si2R11O2/2)로 표시되는 구조 단위에서의 산소 원자 부분은 각각 실록산 결합을 형성하고 있는 산소 원자 부분, 알콕시기의 산소 원자 부분, 또는 히드록시기의 산소 원자 부분을 나타낸다.
또한, 일반적으로, 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B)의 각 구조 단위에 있어서, 알콕시기의 함유량은 적고, 또한 히드록시기의 함유량도 적다. 이는 일반적으로, 제1 실리콘 수지를 얻기 위해 알콕시실란 화합물 등의 유기 규소 화합물을 가수분해하고 중축합시키면, 알콕시기 및 히드록시기의 대부분은 실록산 결합의 부분 골격으로 변환되기 때문이다. 즉, 알콕시기의 산소 원자 및 히드록시기의 산소 원자의 대부분은 실록산 결합을 형성하고 있는 산소 원자로 변환된다. 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B)의 각 구조 단위가 알콕시기 또는 히드록시기를 갖는 경우에는, 실록산 결합의 부분 골격으로 변환되지 않은 미반응 알콕시기 또는 히드록시기가 미미하게 잔존해 있는 것을 나타낸다. 후술하는 식 (51A) 및 식 (51B)의 각 구조 단위가 알콕시기 또는 히드록시기를 갖는 경우에 관해서도 동일하다고 할 수 있다.
상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B)에서의 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 이소프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 이소헥실기, 시클로헥실기, 비닐기, 알릴기 및 페닐기 등을 들 수 있다.
상기 식 (1B)에서의 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 시클로헥실렌기 및 페닐렌기 등을 들 수 있다.
상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중 알케닐기로서는, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기 및 헥세닐기 등을 들 수 있다. 가스 배리어성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 실리콘 수지에서의 알케닐기는 비닐기 또는 알릴기인 것이 바람직하고, 비닐기인 것이 보다 바람직하다.
상기 식 (1A) 또는 상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지에서의 하기 식 (X1)로부터 구해지는 아릴기의 함유 비율은, 바람직하게는 10 몰％ 이상, 바람직하게는 50 몰％ 이하이다. 이 아릴기의 함유 비율이 10 몰％ 이상이면, 가스 배리어성이 보다 한층 높아진다. 아릴기의 함유 비율이 50 몰％ 이하이면, 다이본드재의 박리가 생기기 어려워진다. 가스 배리어성을 더 한층 높이는 관점에서는, 아릴기의 함유 비율은 20 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 다이본드재의 박리를 보다 한층 생기기 어렵게 하는 관점에서는, 아릴기의 함유 비율은 40 몰％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
아릴기의 함유 비율( 몰％)=(평균 조성식이 상기 식 (1A) 또는 상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지의 1 분자당에 포함되는 아릴기의 평균 개수×아릴기의 분자량/평균 조성식이 상기 식 (1A) 또는 상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지의 수 평균 분자량)×100 … 식 (X1)
상기 식 (1A)로 표시되며 페닐기를 갖는 제1 실리콘 수지를 이용하는 경우에는, 상기 식 (X1)에서의 아릴기는 페닐기를 나타내고, 아릴기의 함유 비율은 페닐기의 함유 비율을 나타낸다.
상기 식 (1B)로 표시되며 페닐기와 페닐렌기를 갖는 제1 실리콘 수지를 이용하는 경우에는, 상기 식 (X1)에서의 아릴기는 페닐기와 페닐렌기를 나타내고, 아릴기의 함유 비율은 페닐기와 페닐렌기의 합계의 함유 비율을 나타낸다.
상기 식 (1B)로 표시되고, 페닐기를 가지며 페닐렌기를 갖지 않는 제1 실리콘 수지를 이용하는 경우에는, 상기 식 (X1)에서의 아릴기는 페닐기를 나타내고, 아릴기의 함유 비율은 페닐기의 함유 비율을 나타낸다.
가스 배리어성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 식 (1B) 중, (R7R8R9R10Si2R11O2/2)의 구조 단위는 하기 식 (1b-1)로 표시되는 구조 단위인 것이 바람직하다. 하기 식 (1b-1)로 표시되는 구조 단위는 페닐렌기를 갖고, 상기 페닐렌기는 치환 또는 비치환 페닐렌기이다. 본 명세서에 있어서, 「페닐렌기」의 용어에는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기가 벤젠환으로 치환된 치환 페닐렌기도 포함된다.
Figure pct00007
상기 식 (1b-1) 중, Ra는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R7 내지 R10은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다. 상기 탄화수소기는 직쇄상일 수도 있고, 분지상일 수도 있다. 또한, 상기 식 (1b-1) 중의 벤젠환에 결합하고 있는 3개의 기의 결합 부위는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 식 (1b-1)로 표시되는 구조 단위에 있어서, 말단의 산소 원자는 일반적으로 인접하는 규소 원자와 실록산 결합을 형성하고 있고, 인접하는 구조 단위와 산소 원자를 공유하고 있다. 따라서, 말단의 1개의 산소 원자를 「O1 /2」로 한다.
상기 식 (1B) 중, (R7R8R9R10Si2R11O2 /2)의 구조 단위는 하기 식 (1b-2)로 표시되는 구조 단위인 것이 바람직하다. 하기 식 (1b-2)로 표시되는 구조 단위는 페닐렌기를 갖고, 상기 페닐렌기는 치환 또는 비치환 페닐렌기이다. 하기 식 (1b-2) 중의 벤젠환에 결합하고 있는 Ra의 결합부위는 특별히 한정되지 않는다.
Figure pct00008
상기 식 (1b-2) 중, Ra는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R7 내지 R10은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
상기 식 (1B) 중, (R7R8R9R10Si2R11O2 /2)의 구조 단위는 하기 식 (1b-3)으로 표시되는 구조 단위인 것이 보다 바람직하다. 하기 식 (1b-3)으로 표시되는 구조 단위는 페닐렌기를 갖고, 상기 페닐렌기는 비치환 페닐렌기이다.
Figure pct00009
상기 식 (1b-3) 중, R7 내지 R10은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
상기 식 (1A) 또는 상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지에 있어서, (R4R5SiO2/2)로 표시되는 구조 단위(이하, 이관능 구조 단위라고도 함)는 하기 식 (1-2)로 표시되는 구조, 즉 이관능 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 1개가 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조를 포함할 수도 있다.
Figure pct00010
… 식 (1-2)
(R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (1-b)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함하고, 추가로 하기 식 (1-2-b)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함할 수도 있다. 즉, R4 및 R5로 표시되는 기를 가지며 알콕시기 또는 히드록시기가 말단에 잔존하고 있는 구조 단위도, (R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위에 포함된다. 구체적으로는, 알콕시기가 실록산 결합의 부분 골격으로 변환된 경우에는, (R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (1-b)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 나타낸다. 미반응 알콕시기가 잔존하고 있는 경우, 또는 알콕시기가 히드록시기로 변환된 경우에는, 잔존 알콕시기 또는 히드록시기를 갖는 (R4R5SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (1-2-b)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 나타낸다.
Figure pct00011
상기 식 (1-2) 및 상기 식 (1-2-b) 중, X는 OH 또는 OR을 나타내고, OR은 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타낸다. 상기 식 (1-b), (1-2) 및 (1-2-b) 중의 R4 및 R5는 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 R4 및 R5와 동일한 기이다.
상기 식 (1A) 또는 상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지에 있어서, (R6SiO3/2)로 표시되는 구조 단위(이하, 삼관능 구조 단위라고도 함)는 하기 식 (1-3) 또는 하기 식 (1-4)로 표시되는 구조, 즉 삼관능 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 2개가 각각 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조, 또는 삼관능 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 1개가 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조를 포함할 수도 있다.
Figure pct00012
Figure pct00013
(R6SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (1-c)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함하고, 추가로 하기 식 (1-3-c) 또는 하기 식 (1-4-c)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함할 수도 있다. 즉, R6으로 표시되는 기를 가지며 알콕시기 또는 히드록시기가 말단에 잔존하고 있는 구조 단위도, (R6SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위에 포함된다.
Figure pct00014
상기 식 (1-3), (1-3-c), (1-4) 및 (1-4-c) 중, X는 OH 또는 OR을 나타내고, OR은 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타낸다. 상기 식 (1-c), (1-3), (1-3-c), (1-4) 및 (1-4-c) 중의 R6은 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 R6과 동일한 기이다.
상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지에 있어서, (R7R8R9R10Si2R11O2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (1-5)로 표시되는 구조, 즉 (R7R8R9R10Si2R11O2/2)의 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 1개가 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조를 포함할 수도 있다.
Figure pct00015
(R7R8R9R10Si2R11O2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (1-d)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함하고, 추가로 하기 식 (1-5-d)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함할 수도 있다. 즉, R7, R8, R9, R10 및 R11로 표시되는 기를 가지며 알콕시기 또는 히드록시기가 말단에 잔존하고 있는 구조 단위도, (R7R8R9R10Si2R11O2 /2)로 표시되는 구조 단위에 포함된다.
Figure pct00016
상기 식 (1-5) 및 (1-5-d) 중, X는 OH 또는 OR을 나타내고, OR은 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타낸다. 상기 식 (1-d), (1-5) 및 (1-5-d) 중의 R7 내지 R11은 상기 식 (1B) 중의 R7 내지 R11과 동일한 기이다.
상기 식 (1-b) 내지 (1-d), 식 (1-2) 내지 (1-5), 및 식 (1-2-b), (1-3-c), (1-4-c) 및 (1-5-d)에 있어서, 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, n-부톡시기, 이소프로폭시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기 및 t-부톡시기를 들 수 있다.
상기 식 (1A) 중, a/(a+b+c)의 하한은 0.05, 상한은 0.50이다. a/(a+b+c)가 상기 하한 및 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성을 보다 한층 높일 수 있으면서 다이본드재의 박리를 보다 한층 억제할 수 있다. 상기 식 (1A) 중, a/(a+b+c)의 바람직한 하한은 0.10, 보다 바람직한 하한은 0.15이고, 바람직한 상한은 0.45, 보다 바람직한 상한은 0.40이다.
상기 식 (1A) 중, b/(a+b+c)의 하한은 0, 상한은 0.40이다. b/(a+b+c)가 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. 또한, b가 0이어서 b/(a+b+c)가 0인 경우, 상기 식 (1A) 중, (R4R5SiO2 /2)의 구조 단위는 존재하지 않는다.
상기 식 (1A) 중, c/(a+b+c)의 하한은 0.30, 상한은 0.80이다. c/(a+b+c)가 상기 하한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. c/(a+b+c)가 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성이 높아지며 고온 환경 하에서 다이본드재의 경화물의 두께가 감소하기 어려워진다. 상기 식 (1A) 중, c/(a+b+c)의 바람직한 하한은 0.35, 보다 바람직한 하한은 0.40, 바람직한 상한은 0.75이다.
상기 식 (1B) 중, a/(a+b+c+d)의 하한은 0.05, 상한은 0.50이다. a/(a+b+c+d)가 상기 하한 및 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성을 보다 한층 높일 수 있으면서 다이본드재의 박리를 보다 한층 억제할 수 있다. 상기 식 (1B) 중, a/(a+b+c+d)의 바람직한 하한은 0.10, 보다 바람직한 하한은 0.15이고, 바람직한 상한은 0.45, 보다 바람직한 상한은 0.40이다.
상기 식 (1B) 중, b/(a+b+c+d)의 하한은 0, 상한은 0.40이다. b/(a+b+c+d)가 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. 또한, b가 0이어서 b/(a+b+c+d)가 0인 경우, 상기 식 (1B) 중, (R4R5SiO2 /2)의 구조 단위는 존재하지 않는다.
상기 식 (1B) 중, c/(a+b+c+d)의 하한은 0.30, 상한은 0.80이다. c/(a+b+c+d)가 상기 하한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. c/(a+b+c+d)가 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성이 높아지며 고온 환경 하에서 다이본드재의 경화물의 두께가 감소하기 어려워진다. c/(a+b+c+d)의 바람직한 하한은 0.35, 보다 바람직한 하한은 0.40, 바람직한 상한은 0.75이다.
상기 식 (1B) 중, d/(a+b+c+d)의 하한은 0.01, 상한은 0.40이다. d/(a+b+c+d)가 상기 하한 및 상한을 만족시키면, 부식성 가스에 대하여 높은 가스 배리어성을 갖고, 가혹한 환경 하에서 사용되더라도 균열 또는 박리가 생기기 어려운 광 반도체 장치용 다이본드재를 얻을 수 있다. 부식성 가스에 대하여 보다 한층 높은 가스 배리어성을 갖고, 가혹한 환경 하에서 사용되더라도 균열 또는 박리가 보다 한층 생기기 어려운 광 반도체 장치용 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (1B) 중, d/(a+b+c+d)의 바람직한 하한은 0.03, 보다 바람직한 하한은 0.05, 바람직한 상한은 0.35, 보다 바람직한 상한은 0.30이다.
상기 제1 실리콘 수지에 대하여, 테트라메틸실란(이하, TMS)을 기준으로 29 Si-핵자기 공명 분석(이하, NMR)을 행하면, 치환기의 종류에 따라 약간의 변동은 보이지만, 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 (R1R2R3SiO1 /2)a로 표시되는 구조 단위에 상당하는 각 피크는 +10 내지 -5 ppm 부근에 나타나고, 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 (R4R5SiO2 /2)b 및 상기 식 (1-2)의 이관능 구조 단위에 상당하는 각 피크는 -10 내지 -50 ppm 부근에 나타나고, 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 (R6SiO3/2)c, 및 상기 식 (1-3) 및 상기 식 (1-4)의 삼관능 구조 단위에 상당하는 각 피크는 -50 내지 -80 ppm 부근에 나타나고, 상기 식 (1B) 중의 (R7R8R9R10Si2R11O2/2)d 및 상기 식 (1-5)의 구조 단위에 상당하는 각 피크는 0 내지 -5 ppm 부근에 나타난다.
따라서, 29Si-NMR을 측정하여 각각의 시그널의 피크 면적을 비교함으로써 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 각 구조 단위의 비율을 측정할 수 있다.
단, 상기 TMS를 기준으로 한 29Si-NMR의 측정으로 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 구조 단위의 분간이 가지 않는 경우에는, 29Si-NMR의 측정 결과뿐만 아니라, 1H-NMR의 측정 결과를 필요에 따라 이용함으로써, 상기 식 (1A) 및 상기 식 (1B) 중의 각 구조 단위의 비율을 분간할 수 있다.
(제2 실리콘 수지)
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재에 포함되어 있는 제2 실리콘 수지는 알케닐기를 갖는다. 상기 알케닐기는 규소 원자에 직접 결합하고 있다. 상기 알케닐기의 탄소-탄소 이중 결합에서의 탄소 원자가 규소 원자에 결합하고 있을 수도 있고, 상기 알케닐기의 탄소-탄소 이중 결합에서의 탄소 원자와는 상이한 탄소 원자가 규소 원자에 결합하고 있을 수도 있다.
다이본드재의 가스 배리어성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제2 실리콘 수지는 알케닐기와 아릴기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 아릴기로서는, 비치환 페닐기, 치환 페닐기, 비치환 페닐렌기 및 치환 페닐렌기를 들 수 있다.
가스 배리어성이 보다 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 제2 실리콘 수지는 하기 식 (51A) 또는 하기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지인 것이 바람직하다. 다만, 상기 제2 실리콘 수지로서, 하기 식 (51A) 또는 하기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지 이외의 제2 실리콘 수지를 이용할 수도 있다. 하기 식 (51B)로 표시되는 실리콘 수지는 페닐렌기를 가질 수도 있고, 페닐렌기를 갖지 않을 수도 있다. 상기 제2 실리콘 수지는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
Figure pct00017
상기 식 (51A) 중, p, q 및 r은 p/(p+q+r)=0.05 내지 0.50, q/(p+q+r)=0 내지 0.40 및 r/(p+q+r)=0.30 내지 0.80을 만족시키고, R51 내지 R56은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기 및 알케닐기 이외의 R51 내지 R56은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다. 또한, 상기 식 (51A) 중, (R54R55SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위 및 (R56SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위는 각각 알콕시기를 가질 수도 있고, 히드록시기를 가질 수도 있다.
Figure pct00018
상기 식 (51B) 중, p, q, r 및 s는 p/(p+q+r+s)=0.05 내지 0.50, q/(p+q+r+s)=0 내지 0.40, r/(p+q+r+s)=0.30 내지 0.80 및 s/(p+q+r+s)=0.01 내지 0.40을 만족시키고, R51 내지 R56은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기 및 알케닐기 이외의 R51 내지 R56은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R57 내지 60은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R61은 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 또한, 상기 식 (51B) 중, (R54R55SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위, (R56SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위, (R57R58R59R60Si2R61O2 /2)로 표시되는 구조 단위는 각각 알콕시기를 가질 수도 있고, 히드록시기를 가질 수도 있다.
상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B)는 평균 조성식을 나타낸다. 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B)에서의 탄화수소기는 직쇄상일 수도 있고, 분지상일 수도 있다. 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 R51 내지 R56은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 상기 식 (51B) 중의 R57 내지 R60은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 식 (51A) 및 (51B) 중, (R54R55SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위에서의 산소 원자 부분, (R56SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위에서의 산소 원자 부분, (R57R58R59R60Si2R61O2/2)로 표시되는 구조 단위에서의 산소 원자 부분은 각각, 실록산 결합을 형성하고 있는 산소 원자 부분, 알콕시기의 산소 원자 부분, 또는 히드록시기의 산소 원자 부분을 나타낸다.
상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중 알케닐기로서는, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 펜테닐기 및 헥세닐기 등을 들 수 있다. 가스 배리어성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 제2 실리콘 수지에서의 알케닐기 및 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 알케닐기는 비닐기 또는 알릴기인 것이 바람직하고, 비닐기인 것이 보다 바람직하다.
상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B)에서의 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 이소프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 이소헥실기 및 시클로헥실기를 들 수 있다. 상기 식 (51B)에서의 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 시클로헥실렌기 및 페닐렌기 등을 들 수 있다.
상기 식 (51A) 또는 상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지에서의 하기 식 (X51)로부터 구해지는 아릴기의 함유 비율은 바람직하게는 10 몰％ 이상, 바람직하게는 50 몰％ 이하이다. 이 아릴기의 함유 비율이 10 몰％ 이상이면, 가스 배리어성이 보다 한층 높아진다. 아릴기의 함유 비율이 50 몰％ 이하이면, 다이본드재의 박리가 생기기 어려워진다. 가스 배리어성을 더 한층 높이는 관점에서는 아릴기의 함유 비율은 20 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 박리를 보다 한층 생기기 어렵게 하는 관점에서는, 아릴기의 함유 비율은 40 몰％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
아릴기의 함유 비율( 몰％)=(평균 조성식이 상기 식 (51A) 또는 상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지의 1 분자당에 포함되는 아릴기의 평균 개수×아릴기의 분자량/평균 조성식이 상기 식 (51A) 또는 상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지의 수 평균 분자량)×100 … 식 (X51)
상기 식 (51A)로 표시되며 페닐기를 갖는 제2 실리콘 수지를 이용하는 경우에는, 상기 식 (X51)에서의 아릴기는 페닐기를 나타내고, 아릴기의 함유 비율은 페닐기의 함유 비율을 나타낸다.
상기 식 (51B)로 표시되며 페닐기와 페닐렌기를 갖는 제2 실리콘 수지를 이용하는 경우에는, 상기 식 (X51)에서의 아릴기는 페닐기와 페닐렌기를 나타내고, 아릴기의 함유 비율은 페닐기와 페닐렌기의 합계의 함유 비율을 나타낸다.
상기 식 (51B)로 표시되고 페닐기를 가지며 페닐렌기를 갖지 않는 제2 실리콘 수지를 이용하는 경우에는, 상기 식 (X51)에서의 아릴기는 페닐기를 나타내고, 아릴기의 함유 비율은 페닐기의 함유 비율을 나타낸다.
가스 배리어성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 식 (51B) 중, (R57R58R59R60Si2R61O2/2)의 구조 단위는 하기 식 (51b-1)로 표시되는 구조 단위인 것이 바람직하다. 하기 식 (51b-1)로 표시되는 구조 단위는 페닐렌기를 갖고, 상기 페닐렌기는 치환 또는 비치환 페닐렌기이다.
Figure pct00019
상기 식 (51b-1) 중, Rb는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R57 내지 R60은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다. 상기 탄화수소기는 직쇄상일 수도 있고 분지상일 수도 있다. 또한, 상기 식 (51b-1) 중의 벤젠환에 결합하고 있는 3개의 기의 결합 부위는 특별히 한정되지 않는다.
상기 식 (51B) 중, (R57R58R59R60Si2R61O2 /2)의 구조 단위는 하기 식 (51b-2)로 표시되는 구조 단위인 것이 바람직하다. 하기 식 (51b-2)로 표시되는 구조 단위는 페닐렌기를 갖고, 상기 페닐렌기는 치환 또는 비치환 페닐렌기이다. 하기 식 (51b-2) 중의 벤젠환에 결합하고 있는 Rb의 결합 부위는 특별히 한정되지 않는다.
Figure pct00020
상기 식 (51b-2) 중, Rb는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R57 내지 R60은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
상기 식 (51B) 중, (R57R58R59R60Si2R61O2 /2)의 구조 단위는 하기 식 (51b-3)으로 표시되는 구조 단위인 것이 보다 바람직하다. 하기 식 (51b-3)으로 표시되는 구조 단위는 페닐렌기를 갖고, 상기 페닐렌기는 비치환 페닐렌기이다.
Figure pct00021
상기 식 (51b-3) 중, R57 내지 R60은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
상기 식 (51A) 또는 상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지에 있어서, (R54R55SiO2/2)로 표시되는 구조 단위(이하, 이관능 구조 단위라고도 함)는 하기 식 (51-2)로 표시되는 구조, 즉 이관능 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 1개가 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조를 포함할 수도 있다.
Figure pct00022
(R54R55SiO2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (51-b)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함하고, 추가로 하기 식 (51-2-b)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함할 수도 있다. 즉, R54 및 R55로 표시되는 기를 가지며 알콕시기 또는 히드록시기가 말단에 잔존해 있는 구조 단위도, (R54R55SiO2/2)로 표시되는 구조 단위에 포함된다.
Figure pct00023
상기 식 (51-2) 및 (51-2-b) 중, X는 OH 또는 OR을 나타내고, OR은 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타낸다. 상기 식 (51-b), (51-2) 및 (51-2-b) 중의 R54 및 R55는 상기 식 (51A) 또는 상기 식 (51B) 중의 R54 및 R55와 동일한 기이다.
상기 식 (51A) 또는 상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지에 있어서, (R56SiO3/2)로 표시되는 구조 단위(이하, 삼관능 구조 단위라고도 함)는 하기 식 (51-3) 또는 하기 식 (51-4)로 표시되는 구조, 즉 삼관능 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 2개가 각각 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조, 또는 삼관능 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 1개가 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조를 포함할 수도 있다.
Figure pct00024
Figure pct00025
(R56SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (51-c)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함하고, 추가로 하기 식 (51-3-c) 또는 하기 식 (51-4-c)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함할 수도 있다. 즉, R56으로 표시되는 기를 가지며 알콕시기 또는 히드록시기가 말단에 잔존해 있는 구조 단위도, (R56SiO3 /2)로 표시되는 구조 단위에 포함된다.
Figure pct00026
상기 식 (51-3), (51-3-c), (51-4) 및 (51-4-c) 중, X는 OH 또는 OR을 나타내고, OR은 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타낸다. 상기 식 (51-c), (51-3), (51-3-c), (51-4) 및 (51-4-c) 중의 R56은 상기 식 (51A) 및 (51B) 중의 R56과 동일한 기이다.
상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지에 있어서, (R57R58R59R60Si2R61O2/2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (51-5)로 표시되는 구조, 즉 (R57R58R59R60Si2R61O2 /2)의 구조 단위 중의 규소 원자에 결합한 산소 원자의 1개가 히드록시기 또는 알콕시기를 구성하는 구조를 포함할 수도 있다.
Figure pct00027
(R57R58R59R60Si2R61O2 /2)로 표시되는 구조 단위는 하기 식 (51-d)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함하고, 추가로 하기 식 (51-5-d)로 표시되는 구조 단위의 파선으로 둘러싸인 부분을 포함할 수도 있다. 즉, R57, R58, R59, R60 및 R61로 표시되는 기를 가지며 알콕시기 또는 히드록시기가 말단에 잔존해 있는 구조 단위도, (R57R58R59R60Si2R61O2 /2)로 표시되는 구조 단위에 포함된다.
Figure pct00028
상기 식 (51-5) 및 (51-5-d) 중, X는 OH 또는 OR을 나타내고, OR은 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타낸다. 상기 식 (51-d), (51-5) 및 (51-5-d) 중의 R57 내지 R61은 상기 식 (51B) 중의 R57 내지 R61과 동일한 기이다.
상기 식 (51-b) 내지 (51-d), 식 (51-2) 내지 (51-5), 및 식 (51-2-b), (51-3-c), (51-4-c) 및 (51-5-d)에 있어서, 직쇄상 또는 분지상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, n-부톡시기, 이소프로폭시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기 및 t-부톡시기를 들 수 있다.
상기 식 (51A) 중, p/(p+q+r)의 하한은 0.05, 상한은 0.50이다. p/(p+q+r)이 상기 하한 및 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성을 보다 한층 높일 수 있으면서 다이본드재의 박리를 보다 한층 억제할 수 있다. 상기 식 (51A) 중, p/(p+q+r)의 바람직한 하한은 0.10, 보다 바람직한 하한은 0.15이고, 바람직한 상한은 0.45, 보다 바람직한 상한은 0.40이다.
상기 식 (51A) 중, q/(p+q+r)의 하한은 0, 상한은 0.40이다. q/(p+q+r)이 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. 상기 식 (51A) 중, q/(p+q+r)의 바람직한 상한은 0.35, 보다 바람직한 상한은 0.30이다. 또한, q가 0이어서 q/(p+q+r)이 0인 경우, 상기 식 (51A) 중, (R54R55SiO2/2)의 구조 단위는 존재하지 않는다.
상기 식 (51A) 중, r/(p+q+r)의 하한은 0.30, 상한은 0.80이다. r/(p+q+r)이 상기 하한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. r/(p+q+r)이 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성이 높아지며 고온 환경 하에서 다이본드재의 경화물의 두께가 감소하기 어려워진다.
상기 식 (51B) 중, p/(p+q+r+s)의 하한은 0.05, 상한은 0.50이다. p/(p+q+r+s)가 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성을 보다 한층 높일 수 있으면서 다이본드재의 박리를 보다 한층 억제할 수 있다.
상기 식 (51B) 중, q/(p+q+r+s)의 하한은 0, 상한은 0.40이다. q/(p+q+r+s)가 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. 또한, q가 0이어서 q/(p+q+r+s)가 0인 경우, 상기 식 (51B) 중, (R54R55SiO2/2)의 구조 단위는 존재하지 않는다.
상기 식 (51B) 중, r/(p+q+r+s)의 하한은 0.30, 상한은 0.80이다. r/(p+q+r+s)가 상기 하한을 만족시키면, 다이본드재의 고온에서의 저장 탄성률을 높게 할 수 있다. 상기 상한을 만족시키면, 다이본드재의 내열성이 높아지며 고온환경 하에서 다이본드재의 경화물의 두께가 감소하기 어려워진다.
상기 식 (51B) 중, s/(p+q+r+s)의 하한은 0.01, 상한은 0.40이다. s/(p+q+r+s)가 상기 하한 및 상한을 만족시키면, 부식성 가스에 대하여 높은 가스 배리어성을 갖고, 가혹한 환경 하에서 사용되더라도 균열 또는 박리가 생기기 어려운 광 반도체 장치용 다이본드재를 얻을 수 있다. 부식성 가스에 대하여 보다 한층 높은 가스 배리어성을 갖고, 가혹한 환경 하에서 사용되더라도 균열 또는 박리가 보다 한층 생기기 어려운 광 반도체 장치용 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 식 (51B) 중 s/(p+q+r+s)의 바람직한 하한은 0.03, 보다 바람직한 하한은 0.05, 바람직한 상한은 0.35, 보다 바람직한 상한은 0.30이다.
상기 제2 실리콘 수지에 대하여, 테트라메틸실란(이하, TMS)을 기준으로 29Si-핵자기 공명 분석(이하, NMR)을 행하면, 치환기의 종류에 따라 약간의 변동은 보이지만, 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 (R51R52R53SiO1 /2)p로 표시되는 구조 단위에 상당하는 각 피크는 +10 내지 -5 ppm 부근에 나타나고, 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 (R54R55SiO2 /2)q 및 상기 식 (51-2)의 이관능 구조 단위에 상당하는 각 피크는 -10 내지 -50 ppm 부근에 나타나고, 상기 식 상기 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 (R56SiO3 /2)r, 및 상기 식 (51-3) 및 상기 식 (51-4)의 삼관능 구조 단위에 상당하는 각 피크는 -50 내지 -80 ppm 부근에 나타나고, 상기 식 (51B) 중의 (R57R58R59R60Si2R61O2 /2) 및 상기 식 (51-5)에 상당하는 각 피크는 0 내지 -5 ppm 부근에 나타난다.
따라서, 29Si-NMR을 측정하여 각각의 시그널의 피크 면적을 비교함으로써 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 각 구조 단위의 비율을 측정할 수 있다.
단, 상기 TMS를 기준으로 한 29Si-NMR의 측정으로 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 구조 단위의 분간이 가지 않는 경우에는, 29Si-NMR의 측정 결과뿐만 아니라 1H-NMR의 측정 결과를 필요에 따라 이용함으로써, 상기 식 (51A) 및 상기 식 (51B) 중의 각 구조 단위의 비율을 분간할 수 있다.
상기 제1 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 상기 제2 실리콘 수지의 함유량은 10 중량부 이상 400 중량부 이하인 것이 바람직하다. 제1, 제2의 실리콘 수지의 함유량이 범위 내이면, 고온에서의 저장 탄성률이 보다 한층 높으면서 가스 배리어성이 보다 한층 우수한 다이본드재를 얻을 수 있다. 고온에서의 저장 탄성률이 더 한층 높으면서 가스 배리어성이 더 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 상기 제1 실리콘 수지 100 중량부에 대하여 상기 제2 실리콘 수지의 함유량의 보다 바람직한 하한은 30 중량부, 더욱 바람직한 하한은 50 중량부, 보다 바람직한 상한은 300 중량부, 더욱 바람직한 상한은 200 중량부이다.
가스 배리어성이 보다 한층 우수한 다이본드재를 얻는 관점에서는, 본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 상기 식 (1B)로 표시되는 제1 실리콘 수지 및 상기 식 (51B)로 표시되는 제2 실리콘 수지 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이 바람직하다.
(제1, 제2의 실리콘 수지의 다른 성질 및 그의 합성 방법)
상기 제1, 제2의 실리콘 수지의 알콕시기의 함유량의 바람직한 하한은 0.5 몰％, 보다 바람직한 하한은 1 몰％, 바람직한 상한은 10 몰％, 보다 바람직한 상한은 5 몰％이다. 알콕시기의 함유량이 상기 바람직한 범위 내이면, 다이본드재의 밀착성을 높일 수 있다.
알콕시기의 함유량이 상기 바람직한 하한을 만족시키면, 다이본드재의 밀착성을 높일 수 있다. 알콕시기의 함유량이 상기 바람직한 상한을 만족시키면, 상기 제1, 제2의 실리콘 수지 및 다이본드재의 저장 안정성이 높아지고, 다이본드재의 내열성이 보다 한층 높아진다.
상기 알콕시기의 함유량은 상기 제1, 제2의 실리콘 수지의 평균 조성식 중에 포함되는 상기 알콕시기의 양을 의미한다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지는 실란올기를 함유하지 않는 편이 바람직하다. 상기 제1, 제2의 실리콘 수지가 실란올기를 함유하지 않으면, 상기 제1, 제2의 실리콘 수지 및 다이본드재의 저장 안정성이 높아진다. 상기 실란올기는 진공 하에서의 가열에 의해 감소시킬 수 있다. 실란올기의 함유량은 적외 분광법을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지의 수 평균 분자량(Mn)의 바람직한 하한은 500, 보다 바람직한 하한은 800, 더욱 바람직한 하한은 1000, 바람직한 상한은 50000, 보다 바람직한 상한은 15000이다. 수 평균 분자량이 상기 바람직한 하한을 만족시키면, 열경화시에 휘발 성분이 적어지고, 고온 환경 하에서 다이본드재의 경화물의 두께가 감소하기 어려워진다. 수 평균 분자량이 상기 바람직한 상한을 만족시키면, 점도 조절이 용이하다.
상기 수 평균 분자량(Mn)은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여, 폴리스티렌을 표준 물질로 하여 구한 값이다. 상기 수 평균 분자량(Mn)은 워터스(Waters)사 제조의 측정 장치(컬럼: 쇼와 덴꼬사 제조 쇼덱스(Shodex) GPC LF-804(길이 300 mm)를 2개, 측정 온도: 40℃, 유속: 1 mL/분, 용매: 테트라히드로푸란, 표준 물질: 폴리스티렌)를 이용하여 측정된 값을 의미한다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지를 합성하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 알콕시실란 화합물을 가수분해하여 축합 반응시키는 방법, 클로로실란 화합물을 가수분해하여 축합시키는 방법을 들 수 있다. 그 중에서도 반응의 제어 관점에서 알콕시실란 화합물을 가수분해하여 축합 반응시키는 방법이 바람직하다.
상기 알콕시실란 화합물을 가수분해하여 축합 반응시키는 방법으로서는, 예를 들면 알콕시실란 화합물을 물과 산성 촉매 또는 염기성 촉매의 존재하에서 반응시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 디실록산 화합물을 가수분해하여 이용할 수도 있다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지에 페닐기를 도입하기 위한 유기 규소 화합물로서는, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 메틸(페닐)디메톡시실란 및 페닐트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지에 (R57R58R59R60Si2R61O2 /2), (R7R8R9R10Si2R11O2/2)의 구조 단위를 도입하기 위한 유기 규소 화합물로서는, 예를 들면 1,4-비스(디메틸메톡시실릴)벤젠, 1,4-비스(디에틸메톡시실릴)벤젠, 1,4-비스(에톡시에틸메틸실릴)벤젠, 1,6-비스(디메틸메톡시실릴)헥산, 1,6-비스(디에틸메톡시실릴)헥산 및 1,6-비스(에톡시에틸메틸실릴)헥산 등을 들 수 있다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지에 알케닐기를 도입하기 위한 유기 규소 화합물로서는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 메톡시디메틸비닐실란 및 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 등을 들 수 있다.
상기 제1 실리콘 수지에 규소 원자에 결합한 수소 원자를 도입하기 위한 유기 규소 화합물로서는, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸디메톡시실란, 메틸디에톡시실란 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 등을 들 수 있다.
상기 제1, 제2의 실리콘 수지를 얻기 위해 사용할 수 있는 다른 유기 규소 화합물로서는, 예를 들면 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 이소프로필(메틸)디메톡시실란, 시클로헥실(메틸)디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 헥실트리메톡시실란 및 옥틸트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
상기 산성 촉매로서는, 예를 들면 무기산, 유기산, 무기산의 산 무수물 및 그의 유도체, 및 유기산의 산 무수물 및 그의 유도체를 들 수 있다.
상기 무기산으로서는, 예를 들면 염산, 인산, 붕산 및 탄산을 들 수 있다. 상기 유기산으로서는, 예를 들면 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 락트산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 푸마르산, 말레산 및 올레산을 들 수 있다.
상기 염기성 촉매로서는, 예를 들면 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 금속의 알콕시드 및 알칼리 금속의 실란올 화합물을 들 수 있다.
상기 알칼리 금속의 수산화물로서는, 예를 들면 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 수산화세슘을 들 수 있다. 상기 알칼리 금속의 알콕시드로서는, 예를 들면 나트륨-t-부톡시드, 칼륨-t-부톡시드 및 세슘-t-부톡시드를 들 수 있다.
상기 알칼리 금속의 실란올 화합물로서는, 예를 들면 나트륨 실란올레이트 화합물, 칼륨 실란올레이트 화합물 및 세슘 실란올레이트 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 칼륨계 촉매 또는 세슘계 촉매가 바람직하다.
(히드로실릴화 반응용 촉매)
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재에 포함되어 있는 히드로실릴화 반응용 촉매는 상기 제1 실리콘 수지 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자와 상기 제2 실리콘 수지 중의 알케닐기를 히드로실릴화 반응시키는 촉매이다.
상기 히드로실릴화 반응용 촉매로서, 히드로실릴화 반응을 진행시키는 각종 촉매를 사용할 수 있다. 상기 히드로실릴화 반응용 촉매는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
상기 히드로실릴화 반응용 촉매로서는, 예를 들면 백금계 촉매, 로듐계 촉매 및 팔라듐계 촉매 등을 들 수 있다. 다이본드재의 투명성을 높게 할 수 있기 때문에, 백금계 촉매가 바람직하다.
상기 백금계 촉매로서는, 백금 분말, 염화백금산, 백금-알케닐실록산 착체, 백금-올레핀 착체 및 백금-카르보닐 착체를 들 수 있다. 특히 백금-알케닐실록산 착체 또는 백금-올레핀 착체가 바람직하다.
상기 백금-알케닐실록산 착체에서의 알케닐실록산으로서는, 예를 들면 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 및 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐시클로테트라실록산 등을 들 수 있다. 상기 백금-올레핀 착체에서의 올레핀으로서는, 예를 들면 알릴에테르 및 1,6-헵타디엔 등을 들 수 있다.
상기 백금-알케닐실록산 착체 및 백금-올레핀 착체의 안정성을 향상시킬 수 있기 때문에, 상기 백금-알케닐실록산 착체 또는 백금-올레핀 착체에, 알케닐실록산, 오르가노실록산 올리고머, 알릴에테르 또는 올레핀을 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 알케닐실록산은 바람직하게는 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산이다. 상기 오르가노실록산 올리고머는, 바람직하게는 디메틸실록산 올리고머이다. 상기 올레핀은 바람직하게는 1,6-헵타디엔이다.
다이본드재 100 중량％ 중, 상기 히드로실릴화 반응용 촉매의 함유량은 0.01 내지 0.5 중량부의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 히드로실릴화 반응용 촉매의 함유량이 상기 하한 이상이면, 다이본드재를 충분히 경화시키는 것이 용이하고, 다이본드재의 가스 배리어성을 보다 한층 높일 수 있다. 상기 히드로실릴화 반응용 촉매의 함유량이 상기 상한 이하이면, 다이본드재가 보다 한층 변색되기 어려워진다. 상기 히드로실릴화 반응용 촉매의 함유량은 보다 바람직하게는 0.02 중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.3 중량부 이하이다.
(물질 (X))
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재에 포함되어 있는 물질 (X)는 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염 (X1), 및 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 (X2) 중 적어도 한쪽이다. 물질 (X)로서, 상기 탄산마그네슘 무수염 (X1)만이 사용될 수도 있고, 피복체 (X2)만이 사용될 수도 있고, 탄산마그네슘 무수염 (X1)과 상기 피복체 (X2) 양쪽이 사용될 수도 있다.
상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체가 보다 바람직하고, 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 실리콘 수지에 의해 피복되어 있는 피복체가 더욱 바람직하다.
물질 (X)가 충전재로서 이용됨으로써, 다이본드재의 경화물의 열전도율 및 내열성을 충분히 높게 할 수 있다. 또한, 물질 (X)의 사용에 의해, 다이본드재의 경화물에 균열이 생기기 어려워진다.
상기 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염 (X1)로서 천연품 및 합성품이 존재한다. 천연품은 불순물을 포함하기 때문에, 천연품이 이용된 경우에는 내열성 등의 물성이 안정되지 않을 가능성이 있다. 이 때문에, 상기 탄산마그네슘 무수염 (X1)은 합성품인 것이 바람직하다.
상기 피복체 (X2)는 탄산마그네슘 무수염 (X1)을 코어로 하고, 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 형성된 피복층을 셸로 하는 코어/셸 구조를 갖는다. 상기 피복체 (X2)는 상기 피복층을 갖기 때문에, 수지로의 분산성이 높다. 또한, 상기 피복층을 갖는 상기 피복체 (X2)의 사용에 의해 다이본드재의 경화물의 내습열성을 보다 한층 높일 수도 있다.
상기 탄산마그네슘 무수염 (X1)의 표면을 상기 피복층에 의해 피복하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 이 방법으로서는, 예를 들면 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카 원료인 실란 커플링제가 용해되어 있는 용액 중에 탄산마그네슘 무수염 (X1)을 분산시킨 분산액을 스프레이 건조하는 방법, 유기 수지 또는 실리콘 수지가 용해된 용액 중에 탄산마그네슘 무수염 (X1)을 분산시킨 후, 유기 수지 또는 실리콘 수지의 빈용매를 첨가함으로써, 탄산마그네슘 무수염 (X1)의 표면에 유기 수지 또는 폴리실록산을 석출시키는 방법, 및 탄산마그네슘 무수염 (X1)이 분산된 매체 중에서 아크릴 수지, 스티렌 수지 또는 저분자량 실란 등의 중합성 단량체를 반응시켜 고분자량화하여 매체 중에 다 녹을 수 없게 된 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카를 탄산마그네슘 무수염 (X1)의 표면에 석출시키는 방법 등을 들 수 있다.
상기 유기 수지는 탄산마그네슘 무수염 (X1)의 표면을 피복할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 상기 유기 수지는 열경화성 수지일 수도 있고, 열가소성 수지일 수도 있다.
상기 유기 수지의 구체예로서는, (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 요소수지, 멜라민 수지, 페놀계 수지, 열가소성 우레탄계 수지, 열경화성 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 열가소성 폴리이미드계 수지, 열경화성 폴리이미드계 수지, 아미노알키드계 수지, 페녹시 수지, 프탈레이트 수지, 폴리아미드계 수지, 케톤계 수지, 노르보르넨계 수지, 폴리페닐렌술피드, 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 열가소성 폴리이미드, 열경화성 폴리이미드, 벤즈옥사진, 및 폴리벤즈옥사졸과 벤즈옥사진의 반응물 등을 들 수 있다. 이 중에서도 단량체의 종류가 풍부하고, 피복층을 폭넓게 설계할 수 있으면서 열 또는 광 등에 의해 반응을 용이하게 제어할 수 있기 때문에, (메트)아크릴계 수지 또는 스티렌계 수지가 바람직하다.
상기 스티렌계 수지는 특별히 한정되지 않는다. 상기 스티렌계 수지로서는, 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌, p-페닐스티렌, p-클로로스티렌, p-에틸스티렌, p-n-부틸스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-n-헥실스티렌, p-n-옥틸스티렌, p-n-노닐스티렌, p-n-데실스티렌, p-n-도데실스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 3,4-디클로로스티렌 및 디비닐벤젠 등을 들 수 있다.
상기 (메트)아크릴계 수지로서는, 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴산, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판(메트)아크릴레이트 및 디펜타에리트리톨(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 알킬(메트)아크릴레이트로서는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 쿠밀(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 미리스틸(메트)아크릴레이트, 팔미틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트 및 이소보르닐(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 피복층의 두께는 10 nm 내지 1 μm의 범위 내인 것이 바람직하다. 피복층의 두께가 10 nm 이상이면, 피복체 (X2)의 수지로의 분산성의 향상 효과, 및 다이본드재의 경화물의 내습열성의 향상 효과가 충분히 얻어진다. 피복층의 두께가 1 μm 이하이면, 피복체 (X2)의 열전도성이 보다 한층 높아진다.
물질 (X)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 물질 (X)는 대략 다면체상 또는 장경과 단경의 비인 종횡비가 1 내지 2의 범위 내인 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에는 다이본드재 중에 상기 물질 (X)를 고밀도로 충전시킬 수 있고, 따라서 다이본드재의 경화물의 방열성을 높일 수 있다.
물질 (X)는 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 구상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x1), 및 상기 구상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x1)의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 (X2x1) 중 적어도 한쪽의 물질 (Xx1)인 것이 바람직하다. 또한, 구상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x1)의 표면을 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복함으로써, 피복체 (X2x1)를 구상으로 할 수 있다. 또한, 물질 (Xx1)은 구상인 것이 바람직하다. 구상의 경우에는 다이본드재 중에 물질 (Xx1)을 고밀도로 충전시킬 수 있고, 따라서 다이본드재의 경화물의 방열성을 높일 수 있다. 또한, 다이본드재의 경화물의 절연 파괴 특성을 높일 수 있다.
또한, 구상은 진구상으로 한정되지 않는다. 구상에는 진구가 약간 편평하거나 변형되어 있는 형상이 포함된다. 예를 들면, 구상에는 종횡비가 1 내지 1.5의 범위 내인 형상, 또는 표면의 많은 부분, 예를 들면 표면의 30％ 이상의 부분이 평면 등이 아닌 곡면이고, 표면의 일부의 부분, 예를 들면 표면의 70％ 미만의 부분이 곡면이 아닌 평면 등인 형상이 포함된다. 표면의 50％ 이상의 부분이 곡면인 형상이 보다 바람직하고, 표면의 70％ 이상의 부분이 곡면인 형상이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 구상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x1), 상기 구상의 탄산마그네슘 무수염을 이용한 상기 피복체 (X2x1) 또는 구상의 물질 (Xx1)은 제트밀 또는 회전하는 로터와 스테이터를 갖는 분쇄-표면 처리 장치에 의해 구상화 처리된 물질인 것이 바람직하다. 이러한 구상화 처리에 의해 구형도를 높게 할 수 있으면서 진구상 또는 진구상에 가까운 형상으로 할 수 있다. 또한, 상기 구상화 처리에 의해 물질 (X)의 응집물을 분쇄할 수 있다. 따라서, 상기 물질 (Xx1)을 다이본드재 중에 고밀도로 충전시킬 수 있다. 이 때문에, 다이본드재의 경화물의 방열성을 보다 한층 높일 수 있다. 또한, 다이본드재의 경화물의 절연 파괴 특성을 보다 한층 높일 수 있다.
상기 물질 (X)의 평균 입경은 0.01 내지 40 μm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 물질 (X)의 평균 입경은, 보다 바람직하게는 0.1 μm 이상, 보다 바람직하게는 10 μm 이하, 더욱 바람직하게는 3 μm 이하이다. 평균 입경이 상기 하한 이상이면, 물질 (X)를 고밀도로 충전시키는 것이 용이하다. 평균 입경이 상기 상한 이하이면, 광 반도체 장치에 있어서 다이본드재의 두께가 너무 두꺼워지지 않고, 다이본드재의 경화물의 절연 파괴 특성을 보다 한층 높일 수 있다.
상기 물질 (X)의 평균 입경은 3 μm 이하인 것이 특히 바람직하다. 이 경우에는, 다이본드재 중에서 상기 물질 (X)가 보다 한층 침강하기 어려워지고, 다이본드재에서의 균열이 보다 한층 생기기 어려워진다.
또한, 「평균 입경」이란, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 부피 평균에서의 입도 분포 측정 결과로부터 구해지는 평균 입경이다.
다이본드재 중에 세밀 충전 구조를 형성하고 다이본드재 경화물의 방열성을 높이기 위해, 형상이 상이한 2종 이상의 물질 (X)가 사용될 수도 있고, 입경이 상이한 2종 이상의 물질 (X)가 사용될 수도 있다.
상기 물질 (X)는 화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 대략 다면체상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x2), 및 상기 대략 다면체상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x2)의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 (X2x2) 중 적어도 한쪽의 물질 (Xx2)인 것도 바람직하다. 또한, 대략 다면체상의 탄산마그네슘 무수염 (X1x2)의 표면을 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복함으로써, 피복체 (X2x2)를 대략 다면체상으로 할 수 있다. 또한, 물질 (Xx2)는 구상인 것이 바람직하다. 또한, 물질 (Xx2)가 대략 다면체상인 경우에, 상기 물질 (X) 이외의 충전재 (Y)가 추가로 포함되어 있고, 상기 충전재 (Y)가 판상 충전재인 것이 바람직하다.
물질 (Xx2)가 대략 다면체상이고 판상 충전재가 포함되어 있는 경우에는, 다이본드재 중에서 물질 (Xx2)와 판상 충전재가 점 접촉이 아니라 면 접촉하여, 물질 (Xx2)와 판상 충전재의 접촉 면적이 커진다. 또한, 다이본드재 중에 거리를 두고 분산되어 있는 복수의 물질 (Xx2)끼리가 판상 충전재를 통해 접촉 또는 근접함으로써, 다이본드재 중의 각 충전재가 가교되거나 또는 효율적으로 근접된 구조가 된다. 이 때문에, 다이본드재의 경화물의 열전도성을 보다 한층 높게 할 수 있다.
또한, 「대략 다면체상」이란, 일반적인 다면체의 정의인 평면에 의해서만 구성되는 다면체상뿐만 아니라, 평면과 일정 비율 이하의 곡면을 갖는 형상도 포함된다. 대략 다면체형에는, 예를 들면 표면의 10％ 이하의 곡면과 표면의 90％ 이상의 평면에 의해 구성되는 형상이 포함된다. 대략 다면체상은 대략 입방체상 또는 대략 직방체상인 것이 바람직하다.
다이본드재 100 중량％ 중, 물질 (X)의 함유량은 20 내지 90 중량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 다이본드재 100 중량％ 중의 물질 (X)의 함유량은, 보다 바람직하게는 30 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 80 중량％ 이하이다. 상기 물질 (X)의 함유량이 상기 하한 이상이면, 다이본드재의 경화물의 방열성을 보다 한층 높일 수 있다. 상기 물질 (X)의 함유량이 상기 상한 이하이면, 다이본드재의 유연성 또는 접착성을 보다 한층 높일 수 있다.
후술하는 충전재 (Y)가 함유되지 않는 경우에는, 다이본드재 100 중량％ 중 물질 (X)의 함유량은 30 내지 90 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
(충전재 (Y))
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 상기 물질 (X)에 더하여, 상기 물질 (X)와는 상이한 충전재 (Y)를 포함할 수도 있다. 충전재 (Y)의 사용에 의해 다이본드재의 경화물의 열전도성을 보다 한층 높일 수 있다. 충전재 (Y)는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
충전재 (Y)는 무기 충전재일 수도 있고, 유기 충전재일 수도 있다. 충전재 (Y)는 무기 충전재인 것이 바람직하다.
상기 충전재 (Y)는 특별히 한정되지 않는다. 다이본드재의 경화물의 방열성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 충전재는 알루미나(산화알루미늄), 실리카, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 질화탄소, 탄화규소, 산화아연, 산화마그네슘, 탈크, 마이커 및 히드로탈사이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 바람직하다. 다이본드재의 경화물의 열전도성을 높게 하여, 방열성을 더 한층 높이는 관점에서는, 상기 충전재 (Y)는 산화알루미늄, 질화붕소, 질화규소 및 산화아연으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 것이 특히 바람직하다.
다이본드재의 열전도성을 보다 한층 높이는 관점에서는 상기 충전재 (Y)의 열전도율은 10 W/m?K 이상인 것이 바람직하다. 충전재 (Y)의 열전도율은, 보다 바람직하게는 15 W/m?K 이상, 더욱 바람직하게는 20 W/m?K 이상이다. 충전재 (Y)의 열전도율의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 열전도율 300 W/m?K 정도의 무기 충전재는 널리 알려져 있고, 또한 열전도율 200 W/m?K 정도의 무기 충전재는 용이하게 입수할 수 있다.
상기 충전재 (Y)는 구상인 것이 특히 바람직하다. 구상 충전재의 경우에는, 충전재 (Y)를 고밀도로 충전시킬 수 있기 때문에, 다이본드재의 경화물의 방열성을 보다 한층 높일 수 있다.
상기 충전재 (Y)의 평균 입경은 0.01 내지 40 μm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 충전재 (Y)의 평균 입경은, 바람직하게는 0.01 μm 이상, 바람직하게는 10 μm 이하, 보다 바람직하게는 2 μm 이하이다. 평균 입경이 상기 하한 이상이면, 충전재 (Y)를 고밀도로 충전하는 것이 용이해진다. 평균 입경이 상기 상한 이하이면, 다이본드재의 경화물의 절연 파괴 특성을 보다 한층 높게 할 수 있다.
상기 충전재 (Y)의 평균 입경은 0.01 내지 2 μm의 범위 내인 것이 특히 바람직하다. 이 경우에는, 다이본드재 중에서 상기 충전재 (Y)가 보다 한층 침강하기 어려워지고, 다이본드재에 균열이 보다 한층 생기기 어려워진다.
상기 「평균 입경」이란, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 부피 평균에서의 입도 분포 측정 결과로부터 구해지는 평균 입경이다.
상기 물질 (Xx2)가 포함되어 있는 경우에, 상기 충전재 (Y)는 판상의 충전재인 것이 바람직하다.
상기 물질 (Xx2)의 평균 입경은 0.01 내지 40 μm의 범위 내이며 상기 판상 충전재의 평균 장경은 0.01 내지 10 μm의 범위 내인 것이 바람직하다. 이러한 형상의 물질 (Xx2) 및 판상 충전재의 사용에 의해, 다이본드재 중에서 물질 (Xx2)과 판상 충전재를 충분히 접촉시킬 수 있다. 이 때문에, 다이본드재의 경화물의 열전도성을 보다 한층 높게 할 수 있다.
상기 판상 충전재의 평균 장경이 0.01 μm 미만이면, 판상 충전재의 충전이 곤란하거나, 판상 충전재에 의해 대략 다면체상의 물질 (Xx2) 사이를 효율적이고 충분히 가교시킬 수 없을 수 있다. 판상 충전재의 평균 장경이 10 μm를 초과하면, 다이본드재의 절연성이 낮아지기 쉬워진다. 판상 충전재의 평균 장경은 0.5 내지 9 μm의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 9 μm의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
상기 판상 충전재의 평균 두께는 100 nm 이상인 것이 바람직하다. 판상 충전재의 두께가 100 nm 이상인 경우에는 경화물의 열전도율을 더 한층 높게 할 수 있다. 또한, 상기 판상 충전재의 종횡비는 2 내지 50의 범위 내인 것이 바람직하다. 판상 충전재의 종횡비가 50을 초과하면, 판상 충전재의 충전이 곤란할 수 있다. 판상 충전재의 종횡비는 3 내지 45의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 판상 충전재는 알루미나 및 질화붕소 중 적어도 한쪽인 것이 바람직하다. 이 경우에는 다이본드재의 경화물의 열전도성을 더 한층 높게 할 수 있다. 특히, 상기 물질 (Xx2)와 알루미나 및 질화붕소 중 적어도 한쪽과의 병용에 의해 다이본드재의 경화물의 열전도성을 더 한층 높게 할 수 있다.
물질 (X)와 충전재 (Y)가 병용되는 경우에는, 그의 함유량은 물질 (X) 및 충전재 (Y)의 각각의 종류, 입경 및 형상에 따라 적절히 최적이 되도록 결정된다. 다이본드재 100 중량％ 중, 물질 (X)와 무기 충전재 (Y)의 합계의 함유량은 60 내지 90 중량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 물질 (X)와 무기 충전재 (Y)의 합계의 함유량이 60 중량％ 이상이면, 경화물의 방열성을 보다 한층 높일 수 있다. 물질 (X)와 충전재 (Y)의 합계의 함유량이 90 중량％ 이하이면, 다이본드재의 유연성 또는 접착성이 보다 한층 높아진다.
물질 (X)와 충전재 (Y)가 병용되는 경우에는, 물질 (X)와 충전재 (Y)의 합계100 중량％ 중 물질 (X)의 함유량은, 바람직하게는 0.1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 1 중량％ 이상, 특히 바람직하게는 10 중량％ 이상, 가장 바람직하게는 30 중량％ 이상이다. 물질 (X)와 충전재 (Y)가 병용되는 경우에는, 다이본드재 100 중량％ 중 상기 물질 (X)의 함유량은 20 내지 80 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
다이본드재 중에 상기 물질 (Xx2)와 상기 판상 충전재가 부피비로 70:30 내지 99:1로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 다이본드재 100 중량％ 중, 상기 물질 (Xx2)와 상기 판상 충전재의 합계의 함유량은 60 내지 90 중량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 다이본드재 중에 상기 물질 (Xx2)와 상기 판상 충전재의 함유량은 부피비로 70:30 내지 99:1이며, 다이본드재 100 중량％ 중의 상기 물질 (Xx2)와 상기 판상 충전재의 합계의 함유량은 60 내지 90 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 상기 물질 (X2x) 및 상기 판상 충전재의 함유량이 각각 상기 바람직한 범위 내인 경우에는 다이본드재의 경화물의 열전도성을 보다 한층 높게 할 수 있다.
(커플링제)
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 접착성을 부여하기 위해 커플링제를 추가로 함유할 수도 있다.
상기 커플링제로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 실란 커플링제 등을 들 수 있다. 상기 실란 커플링제로서는, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란 및 N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 커플링제는 1종만이 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.
(다른 성분)
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는, 필요에 따라 자외선 흡수제, 산화 방지제, 용제, 착색제, 충전제, 소포제, 표면 처리제, 난연제, 점도 조절제, 분산제, 분산 보조제, 표면 개질제, 가소제, 방미제, 레벨링제, 안정제, 커플링제, 흐름 방지제 또는 형광체 등을 함유할 수도 있다.
(광 반도체 장치용 다이본드재의 상세 및 용도)
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 페이스트상일 수도 있고, 필름상일 수도 있다. 본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재는 페이스트상인 것이 바람직하다. 다이본드재가 페이스트상이더라도 상기 물질 (X)는 침강하기 어려워, 양호한 분산 상태를 유지할 수 있다.
상기 제1 실리콘 수지와 상기 제2 실리콘 수지와 상기 히드로실릴화 반응용 촉매는 이들을 1종 또는 2종 이상 포함하는 액을 따로따로 제조해 두고, 사용 직전에 복수의 액을 혼합하여 본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재를 제조할 수도 있다. 예를 들면, 상기 제2 실리콘 수지 및 상기 히드로실릴화 반응용 촉매를 포함하는 A액과 제1 실리콘 수지를 포함하는 B액을 따로따로 제조해 두고, 사용 직전에 A액과 B액을 혼합하여 다이본드재를 제조할 수도 있다. 이 경우에, 상기 물질 (X) 및 상기 충전재 (Y)는 각각 A액에 포함되어 있을 수도 있고, B액에 포함되어 있을 수도 있다. 이와 같이 상기 제2 실리콘 수지 및 상기 히드로실릴화 반응용 촉매와 상기 제1 실리콘 수지를 따로따로 제1 액과 제2 액의 2액으로 함으로써 보존 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 제조 방법으로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 호모 디스퍼, 호모 믹서, 만능 믹서, 플라네타륨 믹서, 혼련기, 3축 롤 또는 비드밀 등의 혼합기를 이용하여 상온 또는 가온하에서 상기 제1 실리콘 수지, 상기 제2 실리콘 수지, 상기 히드로실릴화 반응용 촉매, 상기 물질 (X) 및 필요에 따라 배합되는 다른 성분을 혼합하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재를 기판 등의 접속 대상 부재 상에 배치하거나, 또는 광 반도체 소자의 하면에 배치하고, 다이본드재를 통해 접속 대상 부재와 광 반도체 소자를 접속함으로써 광 반도체 장치를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치용 다이본드재의 경화 온도는 특별히 한정되지 않는다. 광 반도체 장치용 다이본드재의 경화 온도는, 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이하이다. 경화 온도가 상기 바람직한 하한 이상이면, 다이본드재의 경화가 충분히 진행된다. 경화 온도가 상기 바람직한 상한 이하이면, 다이본드재 및 다이본드재에 의해 접합되는 부재의 열 열화가 발생하기 어렵다.
경화 방식은 특별히 한정되지 않지만, 스텝 경화 방식을 이용하는 것이 바람직하다. 스텝 경화 방식은 일단 저온에서 가경화시켜 두고, 그 후에 고온에서 경화시키는 방법이다. 스텝 경화 방식의 사용에 의해 다이본드재의 경화 수축을 억제할 수 있다.
(광 반도체 장치)
본 발명에 따른 광 반도체 장치는 광 반도체 장치용 다이본드재와, 접속 대상 부재와, 상기 광 반도체 장치용 다이본드재를 이용하여 상기 접속 대상 부재에 접속된 광 반도체 소자를 구비한다.
본 발명에 따른 광 반도체 장치로서는, 구체적으로는, 예를 들면 발광 다이오드 장치, 반도체 레이저 장치 및 포토 커플러 등을 들 수 있다. 이러한 광 반도체 장치는, 예를 들면 액정 디스플레이 등의 백 라이트, 조명, 각종 센서, 프린터 및 복사기 등의 광원, 차량용 계측기 광원, 신호등, 표시등, 표시 장치, 면상 발광체의 광원, 디스플레이, 장식, 각종 라이트 및 스위칭 소자 등에 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 광 반도체 소자인 발광 소자로서는, 반도체를 이용한 발광 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상기 발광 소자가 발광 다이오드인 경우, 예를 들면 기판 상에 LED 형식용 반도체 재료를 적층한 구조를 들 수 있다. 이 경우, 반도체 재료로서는, 예를 들면 GaAs, GaP, GaAlAs, GaAsP, AlGaInP, GaN, InN, AlN, InGaAlN 및 SiC 등을 들 수 있다.
상기 기판의 재료로서는, 예를 들면 사파이어, 스피넬, SiC, Si, ZnO 및 GaN 단결정 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라 기판과 반도체 재료 사이에 버퍼층이 형성될 수도 있다. 상기 버퍼층의 재료로서는, 예를 들면 GaN 및 AlN 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 광 반도체 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
본 실시 형태의 광 반도체 장치 (1)은 접속 대상 부재인 하우징 (2)와 광 반도체 소자 (3)을 갖는다. 하우징 (2) 내에 LED를 포함하는 광 반도체 소자 (3)이 실장되어 있다. 이 광 반도체 소자 (3)의 주위를, 하우징 (2)의 광 반사성을 갖는 내면 (2a)가 둘러싸고 있다. 본 실시 형태에서는 광 반도체에 의해 형성된 발광 소자로서 광 반도체 소자 (3)이 이용되고 있다.
하우징 (2)의 내면 (2a)는 내면 (2a)의 직경이 개구단을 향함에 따라 커지도록 형성되어 있다. 따라서, 광 반도체 소자 (3)으로부터 발해진 빛 중, 내면 (2a)에 도달한 빛 (B1)이 내면 (2a)에 의해 반사되어 광 반도체 소자 (3)의 전방측으로 진행한다.
광 반도체 소자 (3)은 하우징 (2)에 설치된 리드 전극 (4)에 다이본드재 (5)를 이용하여 접속되어 있다. 다이본드재 (5)는 광 반도체 장치용 다이본드재이다. 광 반도체 소자 (3)에 설치된 본딩 패드(도시하지 않음)와 리드 전극 (4)가 본딩 와이어 (6)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 광 반도체 소자 (3) 및 본딩 와이어 (6)을 밀봉하도록, 내면 (2a)로 둘러싸인 영역 내에는 밀봉제 (7)이 충전되어 있다.
다이본드재 (5)는 광 반도체 소자 (3)의 바닥부로부터 비어져 나와 그의 주위를 둘러싸도록 배치될 수도 있고, 광 반도체 소자 (3)의 바닥부로부터 비어져 나오지 않도록 배치될 수도 있다. 다이본드재 (5)의 두께는 2 내지 50 μm의 범위 내인 것이 바람직하다.
광 반도체 장치 (1)에서는 광 반도체 소자 (3)을 구동하면, 파선 A로 나타내는 바와 같이 빛이 발해진다. 이 경우, 광 반도체 소자 (3)으로부터 리드 전극 (4)의 상면과는 반대측, 즉 상측에 조사되는 빛뿐만 아니라, 다이본드재 (5)에 도달한 빛이 화살표 (B2)로 나타내는 바와 같이 반사되는 빛도 있다.
또한, 도 1에 나타내는 구조는 본 발명에 따른 광 반도체 장치의 일례에 불과하며, 광 반도체 소자 (3)의 실장 구조 등에는 적절히 변형될 수 있다.
이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예로 한정되지 않는다.
(합성예 1) 제1 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 디메틸디메톡시실란 120 g, 메틸트리메톡시실란 54 g, 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 40 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에 염산 1.2 g과 물 83 g의 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체를 얻었다. 얻어진 중합체에 헥산 150 g과 아세트산에틸 150 g을 첨가하고, 이온 교환수 300 g으로 10회 세정을 행하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체 (A)를 얻었다.
얻어진 중합체 (A)의 수 평균 분자량(Mn)은 1500이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (A)는 하기의 평균 조성식 (A1)을 갖고 있었다.
Figure pct00029
상기 식 (A1) 중, Me는 메틸기를 나타낸다.
또한, 합성예 1 및 합성예 2 내지 8에서 얻어진 각 중합체의 분자량은, 10 mg에 테트라히드로푸란 1 mL를 가하여 용해될 때까지 교반하고, GPC 측정에 의해 측정하였다. GPC 측정에서는 워터스사 제조의 측정 장치(컬럼: 쇼와 덴꼬사 제조 쇼덱스 GPC LF-804(길이 300 mm)×2개, 측정 온도: 40℃, 유속: 1 mL/분, 용매: 테트라히드로푸란, 표준 물질: 폴리스티렌)를 이용하였다.
(합성예 2) 제1 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 디메틸디메톡시실란 48 g, 메틸트리메톡시실란 163 g, 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 27 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에 염산 1.2 g과 물 102 g의 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체를 얻었다. 얻어진 중합체에 헥산 150 g과 아세트산에틸 150 g을 첨가하고, 이온 교환수 300 g으로 10회 세정을 행하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체 (B)를 얻었다.
얻어진 중합체 (B)의 수 평균 분자량(Mn)은 1500이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (B)는 하기의 평균 조성식 (B1)을 갖고 있었다.
Figure pct00030
상기 식 (B1) 중, Me는 메틸기를 나타낸다.
(합성예 3) 제1 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 디메틸디메톡시실란 48 g, 비닐메틸디메톡시실란 26 g, 페닐트리메톡시실란 119 g, 메틸트리메톡시실란 54 g, 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 27 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에 염산 1.2 g과 물 101 g의 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체를 얻었다. 얻어진 중합체에 헥산 150 g과 아세트산에틸 150 g을 첨가하고, 이온 교환수 300 g으로 10회 세정을 행하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체 (C)를 얻었다.
얻어진 중합체 (C)의 수 평균 분자량(Mn)은 1300이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (C)는 하기의 평균 조성식 (C1)을 갖고 있었다.
Figure pct00031
상기 식 (C1) 중, Me는 메틸기, Ph는 페닐기, Vi는 비닐기를 나타낸다.
얻어진 중합체 (C)의 페닐기의 함유 비율은 18 몰％였다.
(합성예 4) 제1 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 디메틸디메톡시실란 26 g, 페닐트리메톡시실란 119 g, 메틸트리메톡시실란 54 g, 1,4-비스(디메틸메톡시실릴)벤젠 40 g, 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 27 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에 염산 1.4 g과 물 99 g의 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체를 얻었다. 얻어진 중합체에 헥산 150 g과 아세트산에틸 150 g을 첨가하고, 이온 교환수 300 g으로 10회 세정을 행하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하여 중합체 (D)를 얻었다.
얻어진 중합체 (D)의 수 평균 분자량(Mn)은 1200이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (D)는 하기의 평균 조성식 (D1)을 갖고 있었다.
Figure pct00032
상기 식 (D1) 중, Me는 메틸기, Ph는 페닐기, Phe는 페닐렌기를 나타낸다.
얻어진 중합체 (D)의 페닐기와 페닐렌기의 함유 비율(아릴기의 함유 비율)은 26 몰％였다.
(합성예 5) 제1 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 비닐메틸디메톡시실란 26 g, 페닐트리메톡시실란 119 g, 메틸트리메톡시실란 54 g, 1,4-비스(디메틸메톡시실릴)벤젠 40 g, 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 27 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에, 수산화칼륨 0.8 g을 물 114 g에 녹인 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 반응액에 아세트산 0.9 g을 가하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하고, 아세트산칼륨을 여과에 의해 제거하여 중합체 (E)를 얻었다.
얻어진 중합체 (E)의 수 평균 분자량(Mn)은 1000이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (E)는 하기의 평균 조성식 (E1)을 갖고 있었다.
Figure pct00033
상기 식 (E1) 중, Me는 메틸기, Ph는 페닐기, Vi는 비닐기, Phe는 페닐렌기를 나타낸다.
얻어진 중합체 (E)의 페닐기와 페닐렌기의 함유 비율(아릴기의 함유 비율)은 31 몰％였다.
(합성예 6) 제2 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 트리메틸메톡시실란 41 g, 디메틸디메톡시실란 72 g, 메틸트리메톡시실란 81 g, 및 비닐메틸디메톡시실란 52 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에, 수산화칼륨 0.8 g을 물 114 g에 녹인 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 반응액에 아세트산 0.9 g을 가하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하고, 아세트산칼륨을 여과에 의해 제거하여 중합체 (F)를 얻었다.
얻어진 중합체 (F)의 수 평균 분자량(Mn)은 2000이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (F)는 하기의 평균 조성식 (F1)을 갖고 있었다.
Figure pct00034
상기 식 (F1) 중, Me는 메틸기, Vi는 비닐기를 나타낸다.
(합성예 7) 제2 실리콘 수지의 합성
트리메틸메톡시실란 41 g, 비닐메틸디메톡시실란 52 g, 메틸트리메톡시실란 54 g, 및 페닐트리메톡시실란 158 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에, 수산화칼륨 0.8 g을 물 114 g에 녹인 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 반응액에 아세트산 0.9 g을 가하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하고, 아세트산칼륨을 여과에 의해 제거하여 중합체 (G)를 얻었다.
얻어진 중합체 (G)의 수 평균 분자량(Mn)은 2200이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (G)는 하기의 평균 조성식 (G1)을 갖고 있었다.
Figure pct00035
상기 식 (G1) 중, Me는 메틸기, Ph는 페닐기, Vi는 비닐기를 나타낸다.
얻어진 중합체 (G)의 페닐기의 함유 비율은 14 몰％였다.
(합성예 8) 제2 실리콘 수지의 합성
온도계, 적하 장치 및 교반기를 구비한 1000 mL의 분리 플라스크에, 트리메틸메톡시실란 41 g, 비닐메틸디메톡시실란 52 g, 메틸트리메톡시실란 54 g, 페닐트리메톡시실란 119 g, 및 1,4-비스(디메틸메톡시실릴)벤젠 40 g을 넣고, 50℃에서 교반하였다. 그 속에, 수산화칼륨 0.8 g을 물 114 g에 녹인 용액을 천천히 적하하고, 적하 후에 50℃에서 6시간 교반하며 반응시켜 반응액을 얻었다. 다음으로, 반응액에 아세트산 0.9 g을 가하고, 감압하여 휘발 성분을 제거하고, 아세트산칼륨을 여과에 의해 제거하여 중합체 (H)를 얻었다.
얻어진 중합체 (H)의 수 평균 분자량(Mn)은 1500이었다. 29Si-NMR로부터 화학 구조를 동정한 결과, 중합체 (H)는 하기의 평균 조성식 (H1)을 갖고 있었다.
Figure pct00036
상기 식 (H1) 중, Me는 메틸기, Ph는 페닐기, Vi는 비닐기, Phe는 페닐렌기를 나타낸다.
얻어진 중합체 (H)의 페닐기와 페닐렌기의 함유 비율(아릴기의 함유 비율)은 16 몰％였다.
(합성예 9) 피복체 (X2)의 제작
교반기, 재킷, 환류 냉각기 및 온도계가 부착된 2 L의 용기 내에, 분산 매체인 메틸이소부틸케톤 1000 g과, 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm) 600 g과, 디펜타에리트리톨헥사메타크릴레이트 50 g과, 아조비스이소부티로니트릴 1 g을 가하고, 교반에 의해 혼합하여, 표면 처리 용액 중에 마그네사이트가 분산된 분산액을 제조하였다. 그 후, 감압하여 용기 내의 탈산소를 행한 후, 질소에 의해 내부를 대기압까지 되돌리고, 용기 내를 질소 분위기로 하였다. 그 후, 교반하면서 용기 내를 70℃로 가열하며 8시간 반응을 행하였다. 실온까지 냉각한 후, 반응 용액을 원심분리기에 의해 탈용제하고, 추가로 진공 건조함으로써, 표면이 메타크릴 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 6 μm(아크릴 수지 피복 합성 마그네사이트 6 μm)를 얻었다.
(합성예 10) 피복체 (X2)의 제작
표면을 피복하기 위한 단량체인 디펜타에리트리톨 헥사메타크릴레이트를, 양쪽 말단 메타크릴옥시기 함유 실리콘(칫소사 제조, 상품명: 사일라플레인 FM-7721)으로 변경한 것 이외에는 합성예 9와 동일하게 하여, 표면이 실리콘 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 6 μm(실리콘 수지 피복 합성 마그네사이트 6 μm)를 얻었다.
(합성예 11) 피복체 (X2)의 제작
교반기, 재킷, 환류 냉각기 및 온도계가 부착된 2 L의 용기 내에, 분산 매체인 pH 9로 조정된 이온 교환수 1,000 g과, 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm) 600 g과, 테트라에톡시실란 60 g을 가하고, 교반함으로써 혼합하여, 표면 처리 용액 중에 마그네사이트가 분산된 분산액을 제조하였다. 그 후, 교반하면서 용기 내를 70℃로 가열하며 8시간 반응을 행하였다. 실온까지 냉각한 후, 반응 용액을 원심분리기에 의해 탈수하고, 추가로 진공 건조함으로써, 표면이 실리카에 의해 피복된 합성 마그네사이트 6 μm(실리카 피복 합성 마그네사이트 6 μm)를 얻었다.
(합성예 12) 피복체 (X2)의 제작
대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSS, 평균 입경 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 합성예 9와 동일하게 하여, 표면이 메타크릴 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 1.2 μm(아크릴 수지 피복 합성 마그네사이트 1.2 μm)를 얻었다.
(합성예 13) 피복체 (X2)의 제작
대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSS, 평균 입경 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 합성예 10과 동일하게 하여, 표면이 실리콘 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 1.2 μm(실리콘 수지 피복 합성 마그네사이트 1.2 μm)를 얻었다.
(합성예 14) 피복체 (X2)의 제작
대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSS, 평균 입경 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 합성예 11과 동일하게 하여, 표면이 실리카에 의해 피복된 합성 마그네사이트 1.2 μm(실리카 피복 합성 마그네사이트 1.2 μm)를 얻었다.
(실시예 1)
중합체 A 5 중량부, 중합체 F 5 중량부, 백금의 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 착체 0.02 중량부, 및 상기 탄산마그네슘 무수염 (X1)에 상당하는 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm) 60 중량부를 혼합하고, 탈포를 행하여 광 반도체 장치용 다이본드재를 얻었다.
(실시예 2)
마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 합성예 9에서 얻어진 표면이 메타크릴 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 6 μm(아크릴 수지 피복 합성 마그네사이트 6 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 3)
마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 합성예 10에서 얻어진 표면이 실리콘 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 6 μm(실리콘 수지 피복 합성 마그네사이트 6 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 4)
탄산마그네슘 무수염 (X1)에 상당하는 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 합성예 11에서 얻어진 표면이 실리카에 의해 피복된 합성 마그네사이트 6 μm(실리카 피복 합성 마그네사이트 6 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 5)
중합체 A 5 중량부를 중합체 B 5 중량부로 변경한 것, 및 중합체 F 5 중량부를 중합체 G 5 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 6)
중합체 A 5 중량부를 중합체 C 5 중량부로 변경한 것, 및 중합체 F 5 중량부를 중합체 G 5 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 7)
중합체 A 5 중량부를 중합체 D 5 중량부로 변경한 것, 및 중합체 F 5 중량부를 중합체 G 5 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 8)
중합체 A 5 중량부를 중합체 E 5 중량부로 변경한 것, 및 중합체 F 5 중량부를 중합체 G 5 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 9)
중합체 A 5 중량부를 중합체 E 5 중량부로 변경한 것, 중합체 F 5 중량부를 중합체 H 5 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 10)
합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 상기 탄산마그네슘 무수염 (X1)에 상당하는 대략 다면체상의 합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSS, 평균 입경 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 11)
마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 합성예 12에서 얻어진 표면이 메타크릴 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 1.2 μm(아크릴 수지 피복 합성 마그네사이트 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 12)
마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 합성예 13에서 얻어진 표면이 실리콘 수지에 의해 피복된 합성 마그네사이트 1.2 μm(실리콘 수지 피복 합성 마그네사이트 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 13)
마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 1.2 μm)를, 합성예 14에서 얻어진 표면이 실리카에 의해 피복된 합성 마그네사이트 1.2 μm(실리카 피복 합성 마그네사이트 1.2 μm)로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 14)
상기 충전재 (Y)에 상당하는 질화알루미늄(도꾸야마사 제조, 평균 입경 0.6 μm, 열전도율 100 W/m?K) 10 중량부를 더 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 15)
상기 충전재 (Y)에 상당하는 질화붕소(미즈시마 고킨테쯔사 제조, 평균 입경 0.5 μm, 열전도율 50 W/m?K) 10 중량부를 더 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 16)
상기 충전재 (Y)에 상당하는 질화규소(덴끼 가가꾸 고교사 제조, 평균 입경 1.5 μm, 열전도율 35 W/m?K) 10 중량부를 더 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 17)
상기 충전재 (Y)에 상당하는 산화아연(하꾸스이테크사 제조, 평균 입경 0.2 μm, 열전도율 25 W/m?K) 10 중량부를 더 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(실시예 18)
상기 충전재 (Y)에 상당하는 알루미나(스미또모 가가꾸사 제조, 평균 입경 0.4 μm, 열전도율 20 W/m?K) 10 중량부를 더 혼합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(비교예 1)
합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 산화마그네슘(사카이 가가꾸 고교사 제조, 평균 입경 1.1 μm, 열전도율 30 W/m?K) 60 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(비교예 2)
합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 결정수 함유 탄산마그네슘(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 평균 입경 9 μm, 열전도율 15 W/m?K) 60 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(비교예 3)
합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 산화아연(하꾸스이테크사 제조, 평균 입경 0.2 μm, 열전도율 25 W/m?K) 60 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(비교예 4)
합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 알루미나(스미또모 가가꾸사 제조, 평균 입경 0.4 μm, 열전도율 20 W/m?K) 60 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(비교예 5)
합성 마그네사이트(고우노시마 가가꾸 고교사 제조, 상품명: MSL, 평균 입경 6 μm)를, 실리카(도꾸야마사 제조, 평균 입경 15 μm, 열전도율 2 W/m?K) 60 중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 다이본드재를 얻었다.
(평가)
(1) 열전도율
실시예 및 비교예에서 얻어진 각 광 반도체 장치용 다이본드재를 150℃에서 3시간 가열하고, 경화시켜 100 mm×100 mm×두께 50 μm의 경화물을 얻었다. 이 경화물을 평가 샘플로 하였다.
얻어진 평가 샘플의 열전도율을, 교토 덴시 고교사 제조 열전도율계 「신속 열전도율계 QTM-500」를 이용하여 측정하였다. 또한, 열전도율은 높은 편이 좋으며, 열전도율은 0.3 W/m?K 이상일 필요가 있다.
(2) 절연 파괴 전압
상기 (1) 열전도율의 평가에서 이용한 평가 샘플을 준비하였다. 내전압 시험기(모델 7473, 엑스테크 일렉트로닉스(EXTECH Electronics)사 제조)를 이용하여, 경화물 사이에 1 kV/초의 속도로 전압이 상승하도록 교류 전압을 인가하였다. 경화물이 파괴된 전압을 절연 파괴 전압으로 하였다.
(3) 가스 배리어성(투습도)
실시예 및 비교예에서 얻어진 각 광 반도체 장치용 다이본드재를 150℃에서 3시간 가열하고, 경화시켜 100 mm×100 mm×두께 1 mm의 경화물을 얻었다. 이 경화물을 직경 6 cm의 원형으로 재단하여 평가 샘플을 얻었다.
염화칼슘이 설치된 JIS Z0208에 규정된 컵 위에 평가 샘플을 얹고, 주변을 밀랍으로 고정하였다. 이어서, 85℃ 및 85％ RH의 분위기 하에 24시간 방치한 후, 중량 변화를 측정하여 투습도(g/m2?24 h/100 μm)를 구하였다.
(4) 접착성(다이 전단 강도)
Ag 도금한 Cu 기판 상에, 접착 면적이 3 mm×3 mm가 되도록 광 반도체 장치용 다이본드재를 도포하고, 각 변 3 mm의 Si 칩을 얹어 테스트 샘플을 얻었다.
얻어진 테스트 샘플을 150℃에서 3시간 가열하여 다이본드재를 경화시켰다. 다음으로, 다이 전단 테스터(아크텍사 제조, 형번: 데이지(DAGE) 4000)를 이용하여 300 μ/초의 속도로 185℃에서의 다이 전단 강도(흡습 전)를 평가하였다.
또한, 얻어진 테스트 샘플을 85℃ 및 85 RH％의 고온 고습 오븐 내에 100시간 방치한 후, 185℃에서의 다이 전단 강도(흡습 후)를 평가하였다.
(5) 침강성 시험
실시예 및 비교예에서 얻어진 각 광 반도체 장치용 다이본드재를 23℃ 및 50％ RH의 조건으로 100시간 방치한 후, 충전재의 침강 유무를 육안으로 확인하였다. 침강이 생기지 않은 경우를 「○」, 침강이 생긴 경우를 「×」로 판정하였다.
(6) 리플로우 시험
경화물을 땜납 리플로우 로(예열 150℃×100초+리플로우[최고 온도 260℃])에 3회 통과시킨 후에, 경화물에 균열이 생겼는지의 여부를 관찰하였다. 다이본드재에 균열이 생긴 경우를 「×」, 균열이 생기지 않은 경우를 「○」로 판정하였다.
결과를 하기의 표 1, 2에 나타낸다.
Figure pct00037
Figure pct00038
1: 광 반도체 장치
2: 하우징
2a: 내면
3: 광 반도체 소자
4: 리드 전극
5: 다이본드재
6: 본딩 와이어
7: 밀봉제

Claims (7)

  1. 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지와,
    규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며, 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지와,
    히드로실릴화 반응용 촉매와,
    화학식 MgCO3으로 표시되는 결정수를 포함하지 않는 탄산마그네슘 무수염, 및 상기 탄산마그네슘 무수염의 표면이 유기 수지, 실리콘 수지 또는 실리카에 의해 피복되어 있는 피복체 중 적어도 한쪽의 물질을 포함하는 광 반도체 장치용 다이본드재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 실리콘 수지가 하기 식 (1A) 또는 하기 식 (1B)로 표시되며, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖는 제1 실리콘 수지이고,
    상기 제2 실리콘 수지가 하기 식 (51A) 또는 하기 식 (51B)로 표시되며, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 갖지 않으며, 알케닐기를 갖는 제2 실리콘 수지인 광 반도체 장치용 다이본드재.
    Figure pct00039

    상기 식 (1A) 중, a, b 및 c는 a/(a+b+c)=0.05 내지 0.50, b/(a+b+c)=0 내지 0.40 및 c/(a+b+c)=0.30 내지 0.80을 만족시키고, R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
    Figure pct00040

    상기 식 (1B) 중, a, b, c 및 d는 a/(a+b+c+d)=0.05 내지 0.50, b/(a+b+c+d)=0 내지 0.40, c/(a+b+c+d)=0.30 내지 0.80 및 d/(a+b+c+d)=0.01 내지 0.40을 만족시키고, R1 내지 R6은 적어도 1개가 수소 원자를 나타내며, 수소 원자 이외의 R1 내지 R6은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R7 내지 R10은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R11은 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기를 나타낸다.
    Figure pct00041

    상기 식 (51A) 중, p, q 및 r은 p/(p+q+r)=0.05 내지 0.50, q/(p+q+r)=0 내지 0.40 및 r/(p+q+r)=0.30 내지 0.80을 만족시키고, R51 내지 R56은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기 및 알케닐기 이외의 R51 내지 R56은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타낸다.
    Figure pct00042

    상기 식 (51B) 중, p, q, r 및 s는 p/(p+q+r+s)=0.05 내지 0.50, q/(p+q+r+s)=0 내지 0.40, r/(p+q+r+s)=0.30 내지 0.80 및 s/(p+q+r+s)=0.01 내지 0.40을 만족시키고, R51 내지 R56은 적어도 1개가 페닐기를 나타내고, 적어도 1개가 알케닐기를 나타내며, 페닐기 및 알케닐기 이외의 R51 내지 R56은 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R57 내지 60은 각각 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, R61은 탄소수 1 내지 8의 2가의 탄화수소기를 나타낸다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 실리콘 수지가 규소 원자에 결합한 수소 원자와 알케닐기를 갖는 제1 실리콘 수지인 광 반도체 장치용 다이본드재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질의 평균 입경이 3 μm 이하인 광 반도체 장치용 다이본드재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물질과는 상이하고, 평균 입경이 0.01 내지 2 μm이며, 열전도율이 10 W/m?K 이상인 충전재를 더 포함하는 광 반도체 장치용 다이본드재.
  6. 제5항에 있어서, 상기 충전재가 산화알루미늄, 질화붕소, 질화규소 및 산화아연으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 광 반도체 장치용 다이본드재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 광 반도체 장치용 다이본드재와,
    접속 대상 부재와,
    상기 광 반도체 장치용 다이본드재를 이용하여 상기 접속 대상 부재에 접속된 광 반도체 소자를 구비하는 광 반도체 장치.
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