TW202204513A - 黏晶用聚矽氧組成物、其硬化物,及光半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
[課題]本發明之目的為提供於短時間之硬化亦會賦予硬度及晶粒抗剪強度優良的硬化物之黏晶用聚矽氧組成物。
[解決手段]
一種黏晶用聚矽氧組成物,其含有
(A)1分子中包含2個以上的烯基之有機聚矽氧烷、
(B)平均組成式(1)表示之蠟狀或固體之三維網狀有機聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分之合計100質量份而言,為60~95質量份、
(C)有機氫聚矽氧烷、
(D)一分子中包含1個以上的環氧基之有機聚矽氧烷:相對於(A)~(C)成分之合計100質量份而言,為1~25質量份、
(E)鉑族金屬系觸媒、
(F)通式(3)表示之水解性有機矽烷化合物:相對於(A)~(C)成分之合計質量份而言,為10~10,000ppm。
Description
本發明係關於黏晶用聚矽氧組成物、其硬化物,及使用該硬化物之光半導體裝置。
發光二極體(以下稱「LED」)元件之密封材及黏晶材(die bond material),隨著LED元件之亮度提高,元件之發熱變大,因此係使用耐久性良好的聚矽氧樹脂(專利文獻1、2)。特別是於黏晶材中,當樹脂過軟時,於黏晶步驟後所進行的引線接合步驟中,會產生無法接合之不良狀況,因此高硬度之黏晶材受到需求。
又,LED裝置近年進行小型化,要求接著性更高的黏晶材。黏晶材之接著力不充分時,係成為於LED之製造之引線接合步驟中產生晶片剝離等製造面上致命的問題。至今為止的聚矽氧黏晶材雖耐久性優良,但接著性不充分,期望具有更高之晶粒抗剪強度的材料。
有使用具有環氧基來作為對於展現高的晶粒抗剪強度之黏晶材有效的接著性官能基之聚矽氧組成物(專利文獻3),另一方面,於實際使用條件下,必需有150℃、3~4小時之長時間硬化步驟,因此以短時間之熱硬化即會展現強接著的黏晶材受到需求。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-342200號公報
[專利文獻2]日本特開2000-234060號公報
[專利文獻3]日本特開2010-285571號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明係有鑑於上述實情而為者,其目的為提供於短時間之硬化亦會賦予硬度及晶粒抗剪強度優良的硬化物之黏晶用聚矽氧組成物。
[用以解決課題之手段]
為了達成上述課題,本發明中,提供一種黏晶用聚矽氧組成物,其含有
(A)1分子中包含2個以上的烯基,且於25℃之黏度為100mPa・s以下之有機聚矽氧烷、
(B)以下述平均組成式(1)表示,且於23℃為蠟狀或固體之三維網狀有機聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分之合計100質量份而言,為60~95質量份、
(C)以下述平均組成式(2)表示,且1分子中至少具有2個的鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分中之全部矽原子上所鍵結的烯基之合計數而言,(C)成分中的鍵結於矽原子之氫原子的數目成為0.5~5.0倍之量、
(D)一分子中包含1個以上的環氧基之有機聚矽氧烷:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計100質量份而言,為1~25質量份、
(E)鉑族金屬系觸媒:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計質量而言,以鉑族金屬元素之質量換算計,為1~500ppm、
(F)下述通式(3)表示之水解性有機矽烷化合物:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計質量份而言,為10~10,000ppm。
(式中,R1
為各自可相同或相異的不含烯基之取代或非取代之一價烴基,R2
為各自可相同或相異的烯基。a、b、c、d、e、f、g及h,分別為滿足a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、g≧0及h≧0之數,惟,為滿足b+c>0、f+g+h>0且a+b+c+d+e+f+g+h=1之數)。
(式中,R1
係與前述相同,i及j,為滿足0.7≦i≦2.1、0.001≦j≦1.0且0.8≦i+j≦3.0之數)。
(式中,R3
表示各自可相同或相異的可具有取代基之碳數1~10之1價烴基,或氫原子,R4
為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基、非取代或取代之碳數2~10之烯基,或非取代或取代之碳數1~20之烷氧基,R5
為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~10之烷基,或非取代或取代之碳數6~10之芳基,n為1~3之整數,m為1~12之整數)。
若為本發明之黏晶用聚矽氧組成物,則可賦予硬化性優良,且硬度及晶粒抗剪強度優良的硬化物。
又,聚矽氧組成物中所含有的全部之R1
當中80莫耳%以上為甲基。
組成物中之全部之R1
當中80莫耳%以上為甲基時,黏晶用聚矽氧組成物可賦予耐熱性、耐光性(耐紫外線性),及對熱以及紫外線等壓力所致的變色等之劣化的耐性優良的硬化物。
進一步地,較佳為含有(G)BET比表面積為100~400m2
/g之發煙二氧化矽者。
組成物若為含有如此的發煙二氧化矽者,則本發明之黏晶用聚矽氧組成物成為搖變性及作業性優良者。
若為含有具備如此的環氧基之化合物者,則所得之硬化物成為接著性及晶粒抗剪強度更優良者。
又,本發明中,提供作為上述黏晶用聚矽氧組成物之硬化物的聚矽氧硬化物。
若為如此的聚矽氧硬化物,則硬度及晶粒抗剪強度優良,對基板/LED晶片等之接著力高,成為特別有用於作為LED元件等之黏晶所用的黏晶材者。
進一步地,本發明中,提供以上述聚矽氧硬化物將光半導體元件黏晶而得的光半導體裝置。
若為如此的光半導體裝置,則由於使用本發明之聚矽氧硬化物,作為硬度及晶粒抗剪強度優良,對基板/LED晶片等之接著力高的黏晶材,故成為信賴性高者。
[發明之效果]
如以上所述,若為本發明之黏晶用聚矽氧組成物,於短時間(例如150℃、2小時)之硬化,亦會賦予硬度及晶粒抗剪強度優良的聚矽氧硬化物,因此特別有用於作為LED元件等之黏晶所用的黏晶材。此外,於黏晶步驟後所進行之引線接合步驟中,不易產生晶片之剝離或無法接合之不良狀況,以該聚矽氧硬化物黏晶光半導體元件而得的光半導體裝置,信賴性高,其生產性亦提高。
如上所述,於短時間之硬化,亦賦予硬度及晶粒抗剪強度優良的聚矽氧硬化物之黏晶用聚矽氧組成物之開發受到需求。
本發明者等人針對上述課題重複深入探討之結果,發現若為含有後述(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及(F)成分之黏晶用聚矽氧組成物,可達成上述課題,而完成本發明。
亦即本發明為一種黏晶用聚矽氧組成物,其含有
(A)1分子中包含2個以上的烯基,且於25℃之黏度為100mPa・s以下之有機聚矽氧烷、
(B)以下述平均組成式(1)表示,且於23℃為蠟狀或固體之三維網狀有機聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分之合計100質量份而言,為60~95質量份、
(C)以下述平均組成式(2)表示,且1分子中至少具有2個的鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分中之全部矽原子上所鍵結的烯基之合計數而言,(C)成分中的鍵結於矽原子之氫原子的數目成為0.5~5.0倍之量、
(D)一分子中包含1個以上的環氧基之有機聚矽氧烷:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計100質量份而言,為1~25質量份、
(E)鉑族金屬系觸媒:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計質量而言,以鉑族金屬元素之質量換算計,為1~500ppm、
(F)下述通式(3)表示之水解性有機矽烷化合物:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計質量份而言,為10~10,000ppm。
(式中,R1
為各自可相同或相異的不含烯基之取代或非取代之一價烴基,R2
為各自可相同或相異的烯基。a、b、c、d、e、f、g及h,分別為滿足a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、g≧0及h≧0之數,惟,為滿足b+c>0、f+g+h>0且a+b+c+d+e+f+g+h=1之數)。
(式中,R1
係與前述相同,i及j,為滿足0.7≦i≦2.1、0.001≦j≦1.0且0.8≦i+j≦3.0之數)。
(式中,R3
表示各自可相同或相異的可具有取代基之碳數1~10之1價烴基,或氫原子,R4
,為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基、非取代或取代之碳數2~10之烯基,或非取代或取代之碳數1~20之烷氧基,R5
,為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~10之烷基,或非取代或取代之碳數6~10之芳基,n為1~3之整數,m為1~12之整數)。
以下詳細說明本發明,但本發明不限定於此等。
[黏晶用聚矽氧組成物]
本發明之黏晶用聚矽氧組成物,為含有後述(A)~(F)成分者。
以下詳細說明各成分。
<(A)成分>
(A)成分,為1分子中包含2個以上的烯基,且於25℃之黏度為100mPa・s以下之有機聚矽氧烷。
(A)成分之黏度,於25℃以旋轉黏度計所得之測定值為100mPa・s以下、較佳為60mPa・s以下。超過100mPa・s時,黏晶用聚矽氧組成物之黏度變高,因此藉由黏晶機於LED基板塗佈組成物之步驟中,操作困難。再者,以下只要無特別指明,黏度係於25℃藉由旋轉黏度計所測定之值。旋轉黏度計並無特殊限定,例如可使用BL型、BH型、BS型、錐板型。
(A)成分中所含有的烯基並無特殊限定,較佳為乙烯基、烯丙基、乙炔基等之碳原子數2~10之烯基;更佳為碳原子數2~6之烯基;又更佳為乙烯基。
(A)成分可含有不含烯基之取代或非取代之一價烴基,作為其例子,只要係不具有烯基者則不特別限定,較佳為碳原子數1~8之取代或非取代之一價烴。該一價烴,例示有甲基、乙基、丙基、丁基等之烷基;環己基、環戊基等之環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基等之芳基;苄基、苯基乙基等之芳烷基;氯甲基、氯丙基、氯環己基等之鹵化烴基等。較佳為烷基、更佳為甲基。
(A)成分可為直鏈狀亦可為分支狀,較佳為下述平均組成式(4)表示之有機聚矽氧烷。
(式中,R1
為各自可相同或相異的不含烯基之取代或非取代之一價烴基,R2
為各自可相同或相異的烯基。o、p、q、r分別為滿足q≧0、r≧0、o≧0、p≧0之數,惟,為滿足q+r>0、r+o>0、o+p>0且o+p+q+r=1之數)。
作為R1
表示之不含烯基之取代或非取代之一價烴基,只要係不具有烯基者則不特別限定,較佳為碳原子數1~8之取代或非取代之一價烴。該一價烴例示有甲基、乙基、丙基、丁基等之烷基;環己基、環戊基等之環烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基等之芳基;苄基、苯基乙基等之芳烷基;氯甲基、氯丙基、氯環己基等之鹵化烴基等。較佳為烷基、更佳為甲基。
R2
表示之烯基並無特殊限定,較佳為乙烯基、烯丙基、乙炔基等之碳原子數2~10之烯基;更佳為碳數2~6之烯基;又更佳為乙烯基。
(A)成分,亦可使用具有直鏈狀之分子構造的有機聚矽氧烷。
直鏈狀有機聚矽氧烷之具體例子,可列舉下述式表示者等。
(A)成分可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
<(B)成分>
(B)成分為以下述平均組成式(1)表示,且於23℃為蠟狀或固體之三維網狀有機聚矽氧烷。(B)成分為用以在維持硬化物之透明性之下,得到補強性之成分,為分子中含有鍵結於矽原子之烯基,及SiO3/2
單位及SiO4/2
單位之至少一方的三維網狀之有機聚矽氧烷樹脂,且係為了得到晶粒抗剪強度之重要成分。此處,「蠟狀」意指於23℃之黏度為10,000,000mPa・s以上、特別是100,000,000mPa・s以上之幾乎不顯示自我流動性之膠狀(生橡膠狀)。
(式中,R1
為各自可相同或相異的不含烯基之取代或非取代之一價烴基,R2
為各自可相同或相異的烯基。a、b、c、d、e、f、g及h,分別為滿足a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、g≧0及h≧0之數,惟,為滿足b+c>0、f+g+h>0且a+b+c+d+e+f+g+h=1之數)。
R1
,可列舉與(A)成分中所例示的相同者,較佳為碳原子數1~8之烷基、更佳為甲基。
R2
,可列舉與(A)成分中所例示的相同者,較佳為碳原子數2~10之烯基、更佳為碳原子數2~6之烯基、又更佳為乙烯基。
a較佳為0~0.65、b較佳為0.1~0.65、c較佳為0~0.65、d較佳為0~0.5、e較佳為0~0.5、f較佳為0~0.8、g較佳為0~0.8、h較佳為0~0.6之數。f+g+h較佳為0.05以上、更佳為0.1~0.9、又更佳為0.2~0.6之數。
(B)成分中,鍵結於矽原子之烯基之含量,相對於(B)成分每100g,較佳為0.01~1mol之範圍、更佳為0.05~0.5mol之範圍。上述含量為0.01~1mol之範圍時,交聯反應充分進行,可得到更高硬度之硬化物。
(B)成分係以包含SiO4/2
單位及/或SiO3/2
單位之分支構造為必須,亦可進一步包含甲基乙烯基矽烷氧基單位、二甲基矽烷氧基單位等之SiO2/2
(SiO)單位、二甲基乙烯基矽烷氧基單位、三甲基矽烷氧基單位等之SiO1/2
單位。SiO4/2
單位及/或SiO3/2
單位之含量,較佳為(B)成分之有機聚矽氧烷樹脂中之全部矽氧烷單位之5莫耳%以上、更佳為10莫耳~90莫耳%、特佳為20~60莫耳%。
(B)成分之含量,相對於(A)成分及(B)成分之合計100質量份而言,為60~95質量份、較佳為70~90質量份。(B)成分之摻合量未達60質量份時,可能接著性差,或得不到高硬度之硬化物,超過95質量份時,組成物之黏度顯著變高,轉印困難,將組成物用於黏晶材時之操作變得困難。
(B)成分之三維網狀有機聚矽氧烷之具體例子,例如可列舉以下者。
(B)成分可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
<(C)成分>
(C)成分,係作為與(A)成分及(B)成分中中所含有的烯基藉由矽氫化反應而交聯之交聯劑來作用。(C)成分為以下述平均組成式(2)表示,1分子中至少具有2個的鍵結於矽原子之氫原子(亦即Si-H基)之有機氫聚矽氧烷。
(式中,R1
係與前述相同,i及j,為滿足0.7≦i≦2.1、0.001≦j≦1.0且0.8≦i+j≦3.0之數)。
R1
,可列舉與(A)成分中所例示的相同者,較佳為碳原子數1~8之烷基、更佳為甲基。
再者,本發明之組成物中之R1
表示之烯基以外的鍵結於矽原子之全部一價烴基之全數中甲基所佔的比例較佳為80莫耳%以上(亦即,前述(A)~(C)成分,及後述(D)成分中之R1
當中80莫耳%以上為甲基),由於耐熱性、耐光性(耐紫外線性),及對熱以及紫外線等之壓力所致之變色等之劣化的耐性優良,故特佳為90莫耳%以上。
(C)成分,1分子中至少具有2個的鍵結於矽原子之氫原子(Si-H基),較佳為2~200個、更佳為3~100個、又更佳為4~50個。
(C)成分之摻合量,就交聯之平衡之觀點,係相對於(A)及(B)成分中之全部之矽原子上所鍵結的烯基之合計數而言,(C)成分中之鍵結於矽原子之氫原子(Si-H基)的數目成為0.5~5.0倍、較佳成為0.7~3.0倍之量。上述氫原子相對於上述烯基之合計數的數目若未達0.5倍,交聯未充分進行,得不到硬度優良的硬化物。上述氫原子相對於上述烯基之合計數的數目多於5.0倍時,交聯構造變得不均勻,可能有聚矽氧硬化物之柔軟性消失的情況或變脆的情況。
(C)成分於25℃之黏度並無特殊限定,較佳為100mPa・s以下、更佳為5~100mPa・s之範圍。
(C)成分之有機氫聚矽氧烷,可列舉1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基環四矽氧烷、參(氫二甲基矽烷氧基)甲基矽烷、參(氫二甲基矽烷氧基)苯基矽烷、甲基氫環聚矽氧烷、甲基氫矽氧烷・二甲基矽氧烷環狀共聚物、兩末端經三甲基矽烷氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、兩末端經三甲基矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷・甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端經二甲基氫矽烷氧基封端之二甲基聚矽氧烷、兩末端經二甲基氫矽烷氧基封端之甲基氫聚矽氧烷、兩末端經二甲基氫矽烷氧基封端之二甲基矽氧烷・甲基氫矽氧烷共聚物、兩末端經三甲基矽烷氧基封端之甲基氫矽氧烷・二苯基矽氧烷共聚物、兩末端經三甲基矽烷氧基封端之甲基氫矽氧烷・二苯基矽氧烷・二甲基矽氧烷共聚物、兩末端經三甲基矽烷氧基封端之甲基氫矽氧烷・甲基苯基矽氧烷・二甲基矽氧烷共聚物、兩末端經二甲基氫矽烷氧基封端之甲基氫矽氧烷・二甲基矽氧烷・二苯基矽氧烷共聚物、兩末端經二甲基氫矽烷氧基封端之甲基氫矽氧烷・二甲基矽氧烷・甲基苯基矽氧烷共聚物、包含(CH3
)2
HSiO1/2
單位與(CH3
)3
SiO1/2
單位與SiO4/2
單位之共聚物、包含(CH3
)2
HSiO1/2
單位與SiO4/2
單位之共聚物、包含(CH3
)2
HSiO1/2
單位與SiO4/2
單位與(C6
H5
)3
SiO1/2
單位之共聚物等,此外可列舉下述通式(5)或(6)表示者。
又,(C)成分之具體例子,亦可列舉下述式表示者等。
(C)成分之有機氫聚矽氧烷可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
<(D)成分>
(D)成分為一分子中包含1個以上的環氧基之有機聚矽氧烷。(D)成分之有機聚矽氧烷之分子構造係直鏈狀、環狀、分支狀、三維網狀構造之任意者均可,可列舉下述式(8)表示者。
(式中,R1
係如前述,R3
表示各自可相同或相異的可具有取代基之碳數1~10之1價烴基,R6
為各自可相同或相異的包含環氧基之基,v及w分別為滿足v>0、w≧0及v+w=1之數,x為滿足0≦x≦2之數)。
上述式(8)中之R3
為可具有取代基之碳數1~10之1價烴基,較佳可列舉可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基、可具有取代基之1價不飽和脂肪族烴基、可具有取代基之1價芳香族烴基(包含芳香族雜環),更佳為可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基、可具有取代基之1價芳香族烴基;特佳為可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基。
可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基,具體而言,係甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等之直鏈烷基;異丙基、異丁基、tert-丁基、異戊基、新戊基等之分支鏈烷基;環戊基、環己基、環庚基等之環烷基;氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、溴丙基等之鹵素取代烷基等之碳數1~10、較佳為碳數1~8、更佳為碳數1~6者。
可具有取代基之1價不飽和脂肪族烴基,具體而言,係乙烯基、1-甲基乙烯基、2-丙烯基等之烯基;乙炔基、2-丙炔基等之炔基等之碳數2~10、較佳為碳數2~8、更佳為碳數2~6者。
可具有取代基之1價芳香族烴基,具體而言,係苯基、甲苯基等之芳基;苄基、2-苯基乙基等之芳烷基;α,α,α-三氟甲苯基、氯苄基等之鹵素取代芳基等之碳數6~10、較佳為碳數6~8、更佳為碳數6者。
上述式(8)中之R3
,較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、苯基等,此等之中尤更佳為甲基、乙基。
R6
表示之包含環氧基之基,可列舉脂環式環氧基或環氧丙基等之隔著碳原子而鍵結於矽原子之基,較佳具有環氧丙基。更佳可列舉γ-環氧丙氧基丙基等之下述式(9)表示之基、β-(3,4-環氧基環己基)乙基。
(式中,s為1~6之整數,虛線表示鍵結部位)。
R1
可列舉與(A)成分中所例示的相同者,較佳為碳原子數1~8之烷基、更佳為甲基。
(D)成分為分子量500~10,000之範圍時,就作業性的觀點較佳。式(8)中,v及w較佳為滿足0<v≦0.9、0<w≦0.9且v+w=1之數。若為如此的範圍之(D)成分,則與(A)、(B)及(C)成分之相溶性優良,所得硬化物成為接著性及晶粒抗剪強度優良者。
(D)成分可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
(D)成分之量,相對於(A)、(B)及(C)成分之合計100質量份而言,係1~25質量份、較佳為3~10質量份。為未達下限之量時,可能有得不到作為目標之晶粒抗剪強度的情況。又,為超過上限之量時,可能有於組成物中產生成分分離的情況,或所得之硬化物的強度降低的情況。
<(E)成分>
(E)成分之鉑族金屬系觸媒,為用以進行及促進前述(A)~(C)成分之矽氫化反應的成分。
鉑族金屬系觸媒並不特別限定,例如可列舉鉑、鈀、銠等之鉑族金屬;氯化鉑酸、醇改質氯化鉑酸、氯化鉑酸與烯烴類、乙烯基矽氧烷或乙炔化合物之配位化合物等之鉑化合物;肆(三苯基膦)鈀、氯參(三苯基膦)銠等之鉑族金屬化合物等,由於與(A)~(C)成分之相溶性良好,且幾乎不含有氯雜質,故較佳為將氯化鉑酸予以聚矽氧改質者。
(E)成分可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
(E)成分之摻合量,相對於(A)~(C)成分之合計質量而言,以鉑族金屬元素之質量換算計,係1~500ppm、較佳為3~100ppm、更佳為5~40ppm。(E)成分之摻合量為未達下限時,所得黏晶用聚矽氧組成物未充分硬化,另一方面,即使摻合較上述範圍之上限更多量,所得黏晶用聚矽氧組成物之硬化速度亦不會更提高。
<(F)成分>
(F)成分,為下述通式(3)表示之1分子內具有水解性矽烷基與S-Si結合雙方的水解性有機矽烷化合物,其係作為用以展現本發明之黏晶用聚矽氧組成物中之接著性的成分來作用。
(式中,R3
表示各自可相同或相異的可具有取代基之碳數1~10之1價烴基,或氫原子,R4
,為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基、非取代或取代之碳數2~10之烯基,或非取代或取代之碳數1~20之烷氧基,R5
,為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~10之烷基,或非取代或取代之碳數6~10之芳基,n為1~3之整數,m為1~12之整數)。
上述式(3)中之R3
為可具有取代基之碳數1~10之1價烴基時,較佳可列舉可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基、可具有取代基之1價不飽和脂肪族烴基、可具有取代基之1價芳香族烴基(包含芳香族雜環);更佳為可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基、可具有取代基之1價芳香族烴基;特佳為可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基。
可具有取代基之1價飽和脂肪族烴基,具體而言,為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等之直鏈烷基;異丙基、異丁基、tert-丁基、異戊基、新戊基等之分支鏈烷基;環戊基、環己基、環庚基等之環烷基;氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基、溴丙基等之鹵素取代烷基等之碳數1~10、較佳為碳數1~8、更佳為碳數1~6者。
可具有取代基之1價不飽和脂肪族烴基,具體而言,為乙烯基、1-甲基乙烯基、2-丙烯基等之烯基;乙炔基、2-丙炔基等之炔基等之碳數2~10、較佳為碳數2~8、更佳為碳數2~6者。
可具有取代基之1價芳香族烴基,具體而言,為苯基、甲苯基等之芳基;苄基、2-苯基乙基等之芳烷基;α,α,α-三氟甲苯基、氯苄基等之鹵素取代芳基等之碳數6~10、較佳為碳數6~8、更佳為碳數6者。
上述式(3)中之R3
,較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、苯基等,此等之中尤更佳為甲基、乙基。
R4
係分別獨立地為非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基、非取代或取代之碳數2~10之烯基,或非取代或取代之碳數1~20之烷氧基,R4
之烷基,可列舉甲基、乙基、tert-丁基、辛基、癸基、十二烷基等,芳基可列舉苯基、甲苯基、二甲苯基等,芳烷基可列舉苄基等,烯基可列舉乙烯基、丙烯基、戊烯基等,烷氧基可列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、辛氧基、十二烷氧基等,又,取代烷基、取代芳基、取代烯基、取代烷氧基中之取代基,可列舉鹵素原子。作為R4
,此等之中尤佳為甲基、乙基、甲氧基、乙氧基,更佳至少一者為甲氧基或乙氧基。
R5
為非取代或取代之碳數1~10之烷基,或非取代或取代之碳數6~10之芳基,R5
之烷基,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基等,芳基可列舉苯基等,又,取代烷基、取代芳基中之取代基,可列舉鹵素原子。作為R5
,於此等之中尤佳為甲基。
n為1~3之整數,較佳為3。m為1~12之整數,較佳為1~8之整數。
作為(F)成分,較佳為下述通式(3-2)表示者。
(式中,R3
、n、R4
係與上述相同,R8
為非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基,或非取代或取代之碳數2~10之烯基)。
上述式(3-2)中之R8
為非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基,或非取代或取代之碳數2~10之烯基,R8
之烷基,可列舉甲基、乙基、tert-丁基、辛基、癸基、十二烷基等,芳基可列舉苯基、甲苯基、二甲苯基等,芳烷基可列舉苄基等,烯基可列舉乙烯基、丙烯基、戊烯基等,又,取代烷基、取代芳基、取代烯基中之取代基,可列舉鹵素原子。作為R8
,於此等之中尤佳為甲基、乙基。
(F)成分可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
(F)成分之摻合量,相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之質量之合計而言,係10~10,000ppm,較佳為100~5,000ppm。摻合量未達10ppm時,缺乏聚矽氧組成物對接著性促進之效果,超過10,000ppm之量時,有阻礙聚矽氧組成物之加成反應,進而降低晶粒抗剪強度之可能性。
<(G)成分>
本發明之黏晶用聚矽氧組成物,亦可含有發煙二氧化矽作為(G)成分。(G)成分係為了將本發明之黏晶用聚矽氧組成物安定地進行塗佈而賦予適當之搖變性的成分。
就搖變性及作業性之觀點,(G)成分之BET比表面積較佳為100~400m2
/g之範圍。
(G)成分之摻合量,就搖變性及作業性之觀點,相對於(A)~(F)成分100質量份而言,較佳添加3~10份之範圍。
(G)成分之具體例子,可列舉Reolosil DM-30((股)Tokuyama製、BET比表面積300m2
/g)等。
<其他成分>
本發明之組成物,於上述(A)~(G)成分以外,亦可依需要摻合以下所例示之其他成分。
(反應抑制劑)
本發明之黏晶用聚矽氧組成物中,可依需要使用對(E)成分之加成反應觸媒具備硬化抑制效果的公知之反應抑制劑(反應控制劑)。該反應抑制劑,例示有三苯基膦等之含磷化合物;三丁基胺或四甲基乙二胺、苯并三唑等之含氮化合物;含硫化合物;乙炔系化合物;氫過氧化合物;馬來酸衍生物等。
反應抑制劑所致之硬化抑制效果之程度,係依反應抑制劑之化學構造而有大幅不同,因此反應抑制劑之摻合量,較佳依每個所使用之反應抑制劑而調整至最佳量。通常,相對於(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及(F)成分之合計100質量份而言,較佳為0.001~5質量份。
(填充劑)
本發明之黏晶用聚矽氧組成物中,除了(G)成分之發煙二氧化矽以外,可填充結晶性二氧化矽、中空填料、倍半矽氧烷等之無機質填充劑;及將此等之填充劑藉由有機烷氧基矽烷化合物、有機氯矽烷化合物、有機矽氮烷化合物、低分子量矽氧烷化合物等之有機矽化合物表面疏水化處理而得的填充劑等;聚矽氧橡膠粉末;聚矽氧樹脂粉末等。作為本成分,特別是使用可賦予搖變性之填充劑,就作業性方面為特佳。
此等之其他成分可單獨使用一種亦可合併使用二種以上。
再者,較佳為本發明之黏晶用聚矽氧組成物中之全部之R1
當中80莫耳%以上為甲基。又,由於黏晶(轉印法)中之作業性變得良好,故本發明之黏晶用聚矽氧組成物之黏度,於25℃較佳為5~100Pa・s、更佳為20~50Pa・s。
[硬化物]
進一步地,本發明提供一種聚矽氧硬化物,其係黏晶用聚矽氧組成物之硬化物。
本發明之黏晶用聚矽氧組成物之硬化,只要以公知之條件進行即可,較佳為於150℃以2小時以下之條件硬化。
本發明之黏晶用聚矽氧組成物之硬化物,對基板/LED晶片等之接著力高,特別有用於作為LED元件等之黏晶所用的黏晶材。如以上所述,若為本發明之聚矽氧硬化物,可成為對基板/LED晶片等之接著力高的接著劑。
[光半導體裝置]
進一步地,本發明提供以上述聚矽氧硬化物將光半導體元件黏晶而得者的光半導體裝置。
使用本發明之黏晶用聚矽氧組成物將光半導體元件黏晶之方法之一例,可列舉將本發明之黏晶用聚矽氧組成物填充於注射器,使用分配器(dispenser),於封裝等之基體上塗佈為乾燥狀態下成為1~10μm之厚度之後,於經塗佈之組成物上配置光半導體元件(例如發光二極體),使該組成物硬化,藉以將光半導體元件黏晶於基體上之方法。又,亦可為於刮漿皿上放置組成物,以一邊進行刮漿(squeegee)一邊沖壓(stamping)之方法於基體上塗佈為乾燥狀態下成為1~10μm之厚度之後,於經塗佈之組成物上配置光半導體元件,使該組成物硬化,藉以將光半導體元件黏晶於基體上之方法。該組成物之硬化條件,係如上述般即可。如此地可成為信賴性高、以本發明之聚矽氧硬化物而黏晶有光半導體元件之光半導體裝置。
[實施例]
以下,使用實施例及比較例具體說明本發明,但本發明不限定於此等。再者,分子量係凝膠滲透層析(GPC)中以標準聚苯乙烯換算之重量平均分子量。於25℃之黏度為以旋轉黏度計所得之測定值。
又,各矽氧烷單位之縮寫的意義係如下所述。
M:(CH3
)3
SiO1/2
MVi
:(CH2
=CH)(CH3
)2
SiO1/2
MVi3
:(CH2
=CH)3
SiO1/2
D:(CH3
)2
SiO2/2
DH
:H(CH3
)SiO2/2
T:(CH3
)SiO3/2
Q:SiO4/2
[實施例1~9、比較例1~5]
以表1所示之摻合量混合下述之各成分,調製黏晶用聚矽氧組成物。
再者,表1中之各成分之數值係表示質量份。[Si-H]/[Si-Vi]值,表示相對於(A)成分及(B)成分中之全部的矽原子上所鍵結的烯基之合計數而言,(C)成分中之鍵結於矽原子之氫原子(Si-H基)之數目比(莫耳比)。
(A)成分:平均構造以MVi 2
D40
表示之直鏈狀二甲基聚矽氧烷(於25℃之黏度60mPa・s)
(B)成分:
(B-1)平均構造以MVi 1.2
M7.4
Q10
表示,於23℃為固體,且乙烯基量為0.085mol/100g之三維網狀有機聚矽氧烷
(B-2)構成單位比以MVi3 0.07
M0.4
Q0.53
表示,於23℃為固體,且乙烯基量為0.246mol/100g之三維網狀有機聚矽氧烷
(C)成分:
(C-1)平均構造以M2
DH 8
表示之有機氫聚矽氧烷
(C-2)平均構造以M2
D14.5
DH 38
表示之有機氫聚矽氧烷
(D)成分:
(D-1)構成單位比以T1 0.49
T0.51
表示之含環氧基之矽氧烷(分子量2,780、黏度313mPa・s)
(D-2)構成單位比以T2 0.47
T0.53
表示之含環氧基之矽氧烷(分子量2,570、黏度138mPa・s)
(D-3)構成單位比以T3 0.57
T0.43
表示之含環氧基之矽氧烷(分子量1,890、黏度137mPa・s)
(D-4)構成單位比以M0.04
DH 0.58
D0.19
D1 0.19
表示之含環氧基之有機氫聚矽氧烷(分子量7,550、黏度350mPa・s)
(D-5)構成單位比以T4 0.52
T0.48
表示之有機聚矽氧烷(分子量2,900、黏度261mPa・s)
(E)成分:
將六氯化鉑酸與1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷之反應生成物,以鉑含量成為0.004質量%的方式,經MVi 2
D40
表示之直鏈狀的二甲基聚矽氧烷(黏度60mPa・s)稀釋而調製之鉑觸媒。
(G)成分:發煙二氧化矽((股)Tokuyama製、Reolosil DM30、BET比表面積300m2
/g)
(H)反應抑制劑:1-乙炔基環己醇
對於實施例1~9、比較例1~5所得之黏晶用聚矽氧組成物,進行下述之評價,結果示於表2。
[硬度]
將上述組成物流入模具中,成為2mm厚,以150℃×2小時之條件硬化。根據JIS K 6253-3:2012測定硬化物之TypeD硬度。
[晶粒抗剪強度]
將上述組成物使用黏晶機(ASM公司製、AD-830),對SMD5730封裝(I-CHIUN PRECSION INDUSTRY CO.製、樹脂部:聚鄰苯二甲醯胺)之鍍銀電極部,藉由沖壓進行定量轉印。進一步地,於其上搭載光半導體元件(SemiLEDs公司製、EV-B35A、35mil)。將所製作之封裝於150℃之烘箱中加熱一定時間(2小時、4小時),將組成物硬化後,使用黏結強度試驗機(bond tester)(Dage公司製、Series4000)進行晶粒抗剪強度的測定。
如表2所示可知,實施例1~9中,均即使為短時間(150℃×2小時)之硬化條件下,亦為硬化物之硬度及晶粒抗剪強度優良者。
另一方面,不含有本發明之(D)成分的比較例1、3中,由於不含環氧基,故晶粒抗剪強度不足,在(F)成分之含量少的比較例2,及(B)成分之含量少的比較例4亦同樣地,為短時間(150℃×2小時)之硬化條件下的晶粒抗剪強度不充分之結果。又,(B)成分之含量過剩之比較例5中,組成物之黏度顯著變高,作為黏晶材的操作為困難的。
如以上所述,本發明之黏晶用聚矽氧組成物,於短時間(150℃×2小時)之硬化條件下,亦賦予硬度及晶粒抗剪強度優良的聚矽氧硬化物,特別有用於作為光半導體元件等之黏晶所用的黏晶材。特別地,藉由該特長,於黏晶步驟後所進行的引線接合步驟中,不易產生無法進行晶片的剝離或接合之不良狀況,因此以該聚矽氧硬化物將光半導體元件黏晶而得的光半導體裝置,信賴性變高,且裝置之生產性亦提高。因此,本發明之黏晶用聚矽氧組成物及其硬化物,於光半導體裝置之技術領域的利用價值高。
再者,本發明不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示,具有與本發明之申請專利範圍記載之技術思想實質上相同的構成,發揮相同之作用效果者,均被包含於本發明之技術範圍中。
Claims (6)
- 一種黏晶用聚矽氧組成物,其特徵為含有 (A)1分子中包含2個以上的烯基,且於25℃之黏度為100mPa・s以下之有機聚矽氧烷、 (B)以下述平均組成式(1)表示,且於23℃為蠟狀或固體之三維網狀有機聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分之合計100質量份而言,為60~95質量份、 (C)以下述平均組成式(2)表示,且1分子中至少具有2個的鍵結於矽原子之氫原子之有機氫聚矽氧烷:相對於(A)成分及(B)成分中之全部矽原子上所鍵結的烯基之合計數而言,(C)成分中的鍵結於矽原子之氫原子的數目成為0.5~5.0倍之量、 (D)一分子中包含1個以上的環氧基之有機聚矽氧烷:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計100質量份而言,為1~25質量份、 (E)鉑族金屬系觸媒:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計質量而言,以鉑族金屬元素之質量換算計,為1~500ppm、 (F)下述通式(3)表示之水解性有機矽烷化合物:相對於(A)成分、(B)成分及(C)成分之合計質量份而言,為10~10,000ppm; (式中,R1 為各自可相同或相異的不含烯基之取代或非取代之一價烴基,R2 為各自可相同或相異的烯基;a、b、c、d、e、f、g及h,分別為滿足a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、g≧0及h≧0之數,惟,為滿足b+c>0、f+g+h>0且a+b+c+d+e+f+g+h=1之數); (式中,R1 係與前述相同,i及j,為滿足0.7≦i≦2.1、0.001≦j≦1.0且0.8≦i+j≦3.0之數); (式中,R3 表示各自可相同或相異的可具有取代基之碳數1~10之1價烴基,或氫原子,R4 ,為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~20之烷基、非取代或取代之碳數6~10之芳基、碳數7~10之芳烷基、非取代或取代之碳數2~10之烯基,或非取代或取代之碳數1~20之烷氧基,R5 ,為各自可相同或相異的非取代或取代之碳數1~10之烷基,或非取代或取代之碳數6~10之芳基,n為1~3之整數,m為1~12之整數)。
- 如請求項1之黏晶用聚矽氧組成物,其中前述聚矽氧組成物中所含有的全部之R1 當中80莫耳%以上為甲基。
- 如請求項1或請求項2之黏晶用聚矽氧組成物,其進一步含有(G)BET比表面積為100~400m2 /g之發煙二氧化矽。
- 一種聚矽氧硬化物,其特徵為如請求項1至請求項4中任一項之黏晶用聚矽氧組成物之硬化物。
- 一種光半導體裝置,其特徵為以如請求項5之聚矽氧硬化物將光半導體元件黏晶而得到者。
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