WO2015119227A1 - 硬化性シリコーン組成物、その硬化物、および光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一般に、このような硬化性シリコーン組成物は、LEDからの発光波長を変換するための蛍光体を配合して使用されるが、蛍光体の分散性が乏しいため、蛍光体が凝集して、その結果、LEDからの光にむらがでるという課題がある。
一方、適度な硬さと強度を有する硬化物を形成する硬化性シリコーン組成物としては、例えば、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、SiO4/2単位、R2R’SiO1/2単位、およびR3SiO1/2単位(式中、Rは脂肪族不飽和結合を有さない一価炭化水素基であり、R’はアルケニル基である。)からなり、質量平均分子量の異なる少なくとも2種の分岐鎖状のオルガノポリシロキサン、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン、およびヒドロシリル化反応用触媒からなる硬化性シリコーン組成物(特許文献4参照)が挙げられる。
しかし、この組成物の硬化物はガス透過性が高く、これを光半導体素子の封止剤として用いた際には、硫黄や水分などに対するバリア性が低いため、電極や蛍光体が腐食され、その結果、LEDからの光取り出し効率が低下するという課題がある。
(A)平均単位式:
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c
(式中、R1は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基であり、R2は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、R3は炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、但し、一分子中、前記R1、R2、およびR3で表される基の合計の少なくとも0.5モル%は前記アルケニル基であり、前記R3で表される基の少なくとも1個は前記アリール基または前記アラルキル基であり、a、b、およびcは、それぞれ、0.01≦a≦0.5、0.4≦b≦0.8、0.01≦c≦0.5、かつa+b+c=1を満たす数である。)
で表されるオルガノポリシロキサン、
(B)平均単位式:
(R4 3SiO1/2)d(R4 2SiO2/2)e(R4SiO3/2)f(SiO4/2)g
(式中、R4は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基であり、但し、一分子中、前記R4で表される基の合計の少なくとも0.5モル%は前記アルケニル基であり、d、e、f、およびgは、それぞれ、0.01≦d≦0.5、0≦e≦0.9、0≦f≦0.9、0≦g≦0.9、かつd+e+f+g=1を満たす数であり、但し、前記fが0≦f≦0.5を満たす数である場合、前記gは0<g≦0.9を満たす数である。)
で表されるオルガノポリシロキサン{(A)成分100質量部に対して20~1,000質量部}、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン{(A)成分と(B)成分に含まれるアルケニル基の合計1モルに対して、本成分に含まれるケイ素原子結合水素原子が0.1~10モルとなる量}、および
(D)ヒドロシリル化反応用触媒(本組成物の硬化を促進する量)
から少なくともなることを特徴とする。
本発明の硬化物は、上記組成物を硬化してなることを特徴とする。
本発明の光半導体装置は、光半導体素子を上記組成物の硬化物により封止もしくは被覆してなることを特徴とする。
(A)成分は、平均単位式:
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c
で表されるオルガノポリシロキサンである。
式中、R1は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、アントラセニルエチル基、フェナントリルエチル基、ピレニルエチル基等のアラルキル基;およびこれらの基に結合している水素原子の一部または全部を塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示される。
また、式中、R2は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等のアルケニル基;およびこれらの基に結合している水素原子の一部または全部を塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示される。前記R2は全て前記アルキル基であることが好ましい。
また、式中、R3は炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、または炭素数7~20のアラルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、アントラセニルエチル基、フェナントリルエチル基、ピレニルエチル基等のアラルキル基;およびこれらの基に結合している水素原子の一部または全部を塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示される。
一分子中、前記R1、R2、およびR3で表される基の合計、すなわち、ケイ素原子結合全有機基の少なくとも0.5モル%は前記アルケニル基であり、好ましくは、ビニル基である。さらに、一分子中、前記R3で表される基の少なくとも1個は前記アリール基または前記アラルキル基であり、好ましくは、フェニル基である。
また、式中、a、b、およびcは、それぞれ、0.01≦a≦0.5、0.4≦b≦0.8、0.01≦c≦0.5、かつa+b+c=1を満たす数であり、好ましくは、0.01≦a≦0.4、0.45≦b≦0.8、0.05≦c≦0.5、かつa+b+c=1を満たす数であり、または、0.01≦a≦0.3、0.45≦b≦0.75、0.1≦c≦0.5、かつa+b+c=1を満たす数である。これは、aが上記範囲の下限以上であると、硬化物にべたつきが生じ難くなるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、硬化物の強度が良好になるからである。また、bが上記範囲の下限以上であると、蛍光体に対する硬化物の親和性が良好となるからであり、一方、上限以下であると、硬化物の機械特性が向上するからである。また、cが上記範囲の下限以上であると、硬化物の屈折率が良好となり、ガスバリア性が良好になるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、硬化物の機械的特性が向上するからである。
(A)成分のオルガノポリシロキサンを調製する方法は限定されず、例えば、一般式:
R3SiX3
で表されるシラン(I)、一般式:
R2 2SiX2
で表されるシラン(II−1)、および一般式:
R1 3SiOSiR1 3
で表されるジシロキサン(III−1)を、酸もしくはアルカリの存在下、加水分解・縮合反応させる方法が挙げられる。
シラン(I)は、得られるオルガノポリシロキサンに、式:R3SiO3/2で表されるシロキサン単位を導入するための原料である。式中、R3は炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基;アセトキシ基等のアシロキシ基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子が例示される。
このシラン(I)としては、フェニルトリメトキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、アントラセニルトリメトキシシラン、フェナントリルトリメトキシシラン、ピレニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、アントラセニルトリエトキシシラン、フェナントリルトリエトキシシラン、ピレニルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン;フェニルトリアセトキシシラン、ナフチルトリアセトキシシラン、アントラセニルトリアセトキシシラン、フェナントリルトリアセトキシシラン、ピレニルトリアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン等のアシロキシシラン;フェニルトリクロロシラン、ナフチルトリクロロシラン、アントラセニルトリクロロシラン、フェナントリルトリクロロシラン、ピレニルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン等のハロシラン;フェニルトリヒドロキシシラン、ナフチルトリヒドロキシシラン、アントラセニルトリヒドロキシシラン、フェナントリルトリヒドロキシシラン、ピレニルトリヒドロキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン等のヒドロキシシランが例示される。
シラン(II−1)は、得られるオルガノポリシロキサンに、式:R2 2SiO2/2で表されるシロキサン単位を導入するための原料である。式中、R2は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基であり、前記と同様の基が例示される。
このシラン(II−1)としては、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン等のジアルコキシシラン;ジメチルジアセトキシシラン、メチルエチルジアセトキシシラン、メチルビニルジアセトキシシラン等のジアシロキシシラン;ジメチルジクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、ジプロピルジクロロシラン、メチルエチルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン等のジハロシラン;ジメチルジヒドロキシシラン、ジエチルジヒドロキシシラン、ジプロピルジヒドロキシシラン、メチルエチルジヒドロキシシラン、メチルビニルジヒドロキシシラン等のジヒドロキシシランが例示される。
また、ジシロキサン(III−1)は、得られるオルガノポリシロキサンに、式:R1 3SiO1/2で表されるシロキサン単位を導入するための原料である。式中、R1は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基であり、前記と同様の基が例示される。
このジシロキサン(III−1)としては、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラエチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,1,3,3,3−ヘキサビニルジシロキサン、1,3−ジフェニル−1,3−ジビニル−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニル−1,3−ジビニルジシロキサンが例示される。
上記の方法において、シラン(II−1)の代わりに、あるいはシラン(II−1)に加えて、一般式:
(R2 2SiO)p
で表される環状シロキサン(II−2)を用いてもよい。式中、R2は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、pは3以上の整数である。
この環状シロキサン(II−2)としては、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタエチルシクロテトラシロキサンが例示される。
また、上記の方法において、シラン(II−1)および環状シロキサン(II−2)の代わりに、あるいは、シラン(II−1)および/または環状シロキサン(II−2)に加えて、一般式:
HO(R2 2SiO)qH
で表される直鎖状シロキサン(II−3)を用いてもよい。式中、R2は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、qは2以上の整数である。
この直鎖状シロキサン(II−3)としては、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサンオリゴマー、分子鎖両末端シラノール基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマー、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジエチルシロキサンオリゴマー、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジプロピルシロキサンオリゴマーが例示される。
また、上記の方法において、ジシロキサン(III−1)の代わりに、あるいはジシロキサン(III−1)に加えて、一般式:
R1 3SiX
で表されるシラン(III−2)を用いてもよい。式中、R1は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基であり、前記と同様の基が例示される。
このようなシラン(III−2)としては、トリメチルメトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジエチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジエチルビニルエトキシシラン、ジビニルメチルメトキシシラン、トリビニルメトキシシラン、メチルフェニルビニルメトキシシラン、メチルジフェニルメトキシシラン、ジフェニルビニルメトキシシラン等のアルコキシシラン;トリメチルアセトキシシラン、ジメチルビニルアセトキシシラン、ジエチルビニルアセトキシシラン、ジビニルメチルアセトキシシラン、トリビニルアセトキシシラン、メチルフェニルビニルアセトキシシラン、メチルジフェニルアセトキシシラン、ジフェニルビニルアセトキシシラン等のアシロキシシラン;トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、ジエチルビニルクロロシラン、ジビニルメチルクロロシラン、トリビニルクロロシラン、メチルフェニルビニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン等のハロシラン;トリメチルヒドロキシシラン、ジメチルビニルヒドロキシシラン、ジエチルビニルヒドロキシシラン、ジビニルメチルヒドロキシシラン、トリビニルヒドロキシシラン、メチルフェニルビニルヒドロキシシラン、メチルジフェニルヒドロキシシラン等のヒドロキシシランが例示される。
上記の方法では、シラン(I)、シラン(II−1)、およびジシロキサン(III−1)、あるいは、シラン(II−1)の代わりに、あるいはシラン(II−1)に加えて、環状シロキサン(II−2)および/または直鎖状シロキサン(II−3)、さらには、ジシロキサン(III−1)の代わりに、あるいはジシロキサン(III−1)に加えてシラン(III−2)を、酸もしくはアルカリの存在下、加水分解・縮合反応させることを特徴とする。なお、上記の方法において用いるシラン(I)の少なくとも1種は炭素数6~20のアリール基または炭素数7~20のアラルキル基を有するものであり、シラン(II−1)、環状シロキサン(II−2)、直鎖状シロキサン(II−3)、ジシロキサン(III−1)、またはシラン化合物(III−2)の少なくとも1種は炭素数2~12のアルケニル基を有するものである。
また、上記の方法で用いる酸としては、塩酸、酢酸、蟻酸、硝酸、シュウ酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、多価カルボン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、イオン交換樹脂が例示される。また、上記の方法で用いるアルカリとしては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ;トリエチルアミン、ジエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、アミノ基を有するアルコキシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン等の有機塩基化合物が例示される。
また、上記の方法では、有機溶剤を用いてもよい。この有機溶剤としては、エーテル類、ケトン類、アセテート類、芳香族あるいは脂肪族炭化水素、γ−ブチロラクトン、およびこれらの2種以上の混合物が例示される。好ましい有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、γ−ブチロラクトン、トルエン、キシレンが例示される。
上記の方法では、加水分解・縮合反応を促進するため、水、あるいは水とアルコールの混合液を添加することが好ましい。このアルコールとしては、メタノール、エタノールが好ましい。この反応は、加熱により促進され、有機溶媒を使用する場合には、その還流温度で反応を行うことが好ましい。
(B)成分は、平均単位式:
(R4 3SiO1/2)d(R4 2SiO2/2)e(R4SiO3/2)f(SiO4/2)g
で表されるオルガノポリシロキサンである。
式中、R4は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、アントラセニルエチル基、フェナントリルエチル基、ピレニルエチル基等のアラルキル基;およびこれらの基に結合している水素原子の一部または全部を塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示される。但し、一分子中、前記R4で表される基の合計、すなわちケイ素原子結合全有機基の少なくとも0.5モル%は前記アルケニル基であり、好ましくは、ビニル基である。
また、式中、d、e、f、およびgは、それぞれ、0.01≦d≦0.5、0≦e≦0.9、0≦f≦0.9、0≦g≦0.9、かつd+e+f+g=1を満たす数、但し、前記fが0≦f≦0.5を満たす数である場合、前記gは0<g≦0.9を満たす数であり、好ましくは、0.05≦d≦0.4、0≦e≦0.8、0≦f≦0.8、0≦g≦0.8、かつd+e+f+g=1を満たす数、但し、前記fが0≦f≦0.5を満たす数である場合、前記gは0<g≦0.8を満たす数である。これは、dが上記範囲の下限以上であると、硬化物の強度が良好になるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、組成物の粘度が良好になるからである。また、eが上記範囲の下限以上であると、硬化物の柔軟性が良好になるからであり、一方、上限以下であると、蛍光体に対する硬化物の相溶性が良好となるからである。また、fが上記範囲の下限以上であると、硬化物の機械特性が向上するからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、組成物の粘度が良好となるからである。また、gが上記範囲の下限以上であると、硬化物の強度が良好となるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、硬化物の機械特性が良好となるからである。
このような(B)成分を調製する方法としては、例えば、一般式:
R4SiX3
で表されるシラン(IV)および/または一般式:
SiX4
で表されるシラン(V)と、一般式:
R4 3SiOSiR4 3
で表されるジシロキサン(VI−1)を、酸もしくはアルカリの存在下、加水分解・縮合反応させる方法が挙げられる。
シラン(IV)は、得られるオルガノポリシロキサンに、式:R4SiO3/2で表されるシロキサン単位を導入するための原料である。式中、R4は炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基であり、前記と同様の基が例示される。
このシラン(IV)としては、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン;メチルトリアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等のアシロキシシラン;メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ビニルトリクロロシラン等のハロシラン;メチルトリヒドロキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、ビニルトリヒドロキシシラン等のヒドロキシシランが例示される。
また、シラン(V)は、得られるオルガノポリシロキサンに、式:SiO4/2で表されるシロキサン単位を導入するための原料である。式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基であり、前記と同様の基が例示される。
このシラン(V)としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のアルコキシシラン;テトラアセトキシシラン等のアシロキシシラン;テトラクロロシラン等のハロシラン;テトラヒドロキシシラン等のヒドロキシシランが例示される。
また、ジシロキサン(VI−1)は、得られるオルガノポリシロキサンに、式:R4 3SiO1/2で表されるシロキサン単位を導入するための原料である。式中、R4は炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基であり、前記と同様の基が例示される。
このジシロキサン(VI−1)としては、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラビニル−1,3−ジメチルジシロキサンが例示される。
上記の方法において、ジシロキサン(VI−1)の代わりに、あるいはジシロキサン(VI−1)に加えて、一般式:
R4 3SiX
で表されるシラン(VI−2)を用いてもよい。式中、式中、R4は炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xはアルコキシ基、アシロキシ基、ハロゲン原子、または水酸基であり、前記と同様の基が例示される。
このシラン(VI−2)としては、トリメチルメトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ジビニルメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のアルコキシシラン;トリメチルアセトキシシラン、トリエチルアセトキシシラン、ビニルジメチルアセトキシシラン等のアシロキシシラン;トリメチルクロロシラン、トリエチルトリクロロシラン、ビニルジチルクロロシラン等のハロシラン;トリメチルヒドロキシシラン、トリエチルヒドロキシシラン、ビニルジメチルヒドロキシシラン等のヒドロキシシランが例示される。
上記の方法において、得られるオルガノポリシロキサンに、式:R4 2SiO2/2で表されるシロキサン単位を導入するため、シラン(II−1)、環状シロキサン(II−2)、直鎖状シロキサン(II−3)、またはこれらの2種以上の混合物を反応させてもよい。なお、上記の方法において用いるシラン化合物(IV)、ジシロキサン(VI−1)、シラン化合物(VI−2)、シラン化合物(II−1)、環状シロキサン化合物(II−2)、および直鎖状シロキサン(II−3)の少なくとも1種は炭素数2~12のアルケニル基を有するものである。
上記の方法で用いる酸およびアルカリとしては、前記と同様のものが例示される。また、上記の方法では、有機溶剤を用いてもよい。この有機溶剤としては、前記と同様のものが例示される。
上記の方法では、加水分解・縮合反応を促進するため、水、あるいは水とアルコールの混合液を添加することが好ましい。このアルコールとしては、メタノール、エタノールが好ましい。この反応は、加熱により促進され、有機溶媒を使用する場合には、その還流温度で反応を行うことが好ましい。
本組成物において、(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して20~1,000質量部の範囲内であり、好ましくは、30~900質量部の範囲内、または40~800質量部の範囲内である。これは、(B)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、硬化物の機械特性が向上するからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、組成物の粘度が良好になるからである。
(C)成分は一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサンである。(C)成分の分子構造としては、例えば、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状、環状、樹枝状が挙げられ、好ましくは、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、樹枝状である。(C)成分中のケイ素原子結合水素原子の結合位置は限定されず、例えば、分子鎖末端および/または分子鎖側鎖が挙げられる。また、(C)成分中の水素原子以外のケイ素原子に結合する基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、アントラセニルエチル基、フェナントリルエチル基、ピレニルエチル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基;3−グリシドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基等のグリシドキシアルキル基;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基等のエポキシシクロヘキシルアルキル基が例示される。また、(C)成分の25℃における粘度は限定されないが、好ましくは、1~10,000mPa・sの範囲内、または1~1,000mPa・sの範囲内である。
(C)成分としては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)メチルシラン、トリス(ジメチルハイドロジェンシロキシ)フェニルシラン、1−(3−グリシドキシプロピル)−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,5−ジ(3−グリシドキシプロピル)−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1−(3−グリシドキシプロピル)−5−トリメトキシシリルエチル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、トリメトキシシランの加水分解縮合物、(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、および(CH3)2HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C6H5)SiO3/2単位とからなる共重合体、およびこれらの少なくとも2種の混合物が例示される。
さらに、(C)成分としては、次のようなオルガノシロキサンが例示される。なお、式中、Me、Vi、Ph、Naphは、それぞれ、メチル基、ビニル基、フェニル基、ナフチル基を示し、mおよびm’はそれぞれ1以上の整数であり、h、i、j、およびkは、それぞれ、0<h<1、0<i<1、0<j<1、0<k<1、かつ、h+i+j+k=1を満たす数である。
HMe2SiO(Ph2SiO)mSiMe2H
HMePhSiO(Ph2SiO)mSiMePhH
HMeNaphSiO(Ph2SiO)mSiMeNaphH
HMePhSiO(Ph2SiO)m(MePhSiO)m’SiMePhH
HMePhSiO(Ph2SiO)m(Me2SiO)m’SiMePhH
(HMe2SiO1/2)h(PhSiO3/2)i
(HMePhSiO1/2)h(PhSiO3/2)i
(HMePhSiO1/2)h(NaphSiO3/2)i
(HMe2SiO1/2)h(NaphSiO3/2)i
(HMePhSiO1/2)h(HMe2SiO1/2)i(PhSiO3/2)j
(HMe2SiO1/2)h(SiO4/2)i
(HMe2SiO1/2)h(SiO4/2)i(PhSiO3/2)j
(HMePhSiO1/2)h(SiO4/2)i(PhSiO3/2)j
(HMe2SiO1/2)h(SiO4/2)i(NaphSiO3/2)j
(HMePhSiO1/2)h(SiO4/2)i(NaphSiO3/2)j
(HMePhSiO1/2)h(HMe2SiO1/2)i(NaphSiO3/2)j
(HMePhSiO1/2)h(HMe2SiO1/2)i(SiO4/2)j(NaphSiO3/2)k
(HMePhSiO1/2)h(HMe2SiO1/2)i(SiO4/2)j(PhSiO3/2)k
本組成物において、(C)成分の含有量は、(A)成分と(B)成分に含まれるアルケニル基の合計1モルに対して、本成分に含まれるケイ素原子結合水素原子が0.1~10モルの範囲内となる量であり、好ましくは、0.5~5モルの範囲内となる量である。これは、(C)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、得られる組成物が十分に硬化するからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、得られる硬化物の耐熱性が向上して、ひいては、本組成物を用いて作製した光半導体装置の信頼性が向上するからである。
(D)成分は、本組成物の硬化を促進するためのヒドロシリル化反応用触媒である。(D)成分としては、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒が例示され、好ましくは、白金系触媒である。この白金系触媒としては、白金微粉末、白金黒、白金担持シリカ微粉末、白金担持活性炭、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、白金のオレフィン錯体、白金のアルケニルシロキサン錯体等の白金系化合物が例示される。
本組成物において、(D)成分の含有量は本組成物の硬化を促進する量であり、具体的には、本組成物に対して、この触媒中の金属原子が質量単位で0.01~1,000ppmの範囲内となる量である。これは、(D)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、得られる組成物の硬化が十分に進行するからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、得られる硬化物が着色し難くなるからである。
本組成物には、常温での可使時間を延長し、保存安定性を向上させるために、(E)ヒドロシリル化反応抑制剤を含有してもよい。(E)成分としては、1−エチニルシクロヘキサン−1−オール、2−メチル−3−ブチン−2−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、2−フェニル−3−ブチン−2−オール等のアルキンアルコール;3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン等のエンイン化合物;1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン等のメチルアルケニルシロキサンオリゴマー;ジメチルビス(3−メチル−1−ブチン−3−オキシ)シラン、メチルビニルビス(3−メチル−1−ブチン−3−オキシ)シラン等のアルキンオキシシラン、ならびにトリアリルイソシアヌレート系化合物が例示される。
(E)成分の含有量は限定されないが、(A)成分~(C)成分の合計100質量部に対して、好ましくは、0.01~3質量部の範囲内、または0.01~1質量部の範囲内である。これは、(E)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、本組成物が適度な可使時間を有するからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、本組成物が適度な作業性を有するからである。
さらに、本組成物には、硬化中に接触している基材への接着性を更に向上させるために、(F)接着促進剤を含有してもよい。(F)成分としては、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を一分子中に少なくとも1個有する有機ケイ素化合物が好ましい。このアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、およびメトキシエトキシ基が例示され、好ましくは、メトキシ基、エトキシ基である。また、この有機ケイ素化合物のケイ素原子に結合するアルコキシ基以外の基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、アントラセニルエチル基、フェナントリルエチル基、ピレニルエチル基等のアラルキル基;およびこれらの基に結合している水素原子の一部または全部を塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基;3−グリシドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基等のグリシドキシアルキル基;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基等のエポキシシクロヘキシルアルキル基;4−オキシラニルブチル基、および8−オキシラニルオクチル基等のオキシラニルアルキル基;3−メタクリロキシプロピル基等のアクリロキシアルキル基;その他、イソシアネート基、イソシアヌレート基、水素原子が例示される。
この有機ケイ素化合物は、本組成物中のアルケニル基またはケイ素原子結合水素原子と反応し得る基を有することが好ましく、具体的には、ケイ素原子結合水素原子またはアルケニル基を有することが好ましい。このケイ素化合物の分子構造としては、直鎖状、一部分枝を有する直鎖状、分枝鎖状、環状、網状が例示され、特に、直鎖状、分枝鎖状、網状であることが好ましい。このような有機ケイ素化合物としては、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、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシラン化合物;一分子中にケイ素原子結合アルケニル基もしくはケイ素原子結合水素原子、およびケイ素原子結合アルコキシ基をそれぞれ少なくとも1個有するシロキサン化合物、ケイ素原子結合アルコキシ基を少なくとも1個有するシラン化合物またはシロキサン化合物と一分子中にケイ素原子結合ヒドロキシ基とケイ素原子結合アルケニル基をそれぞれ少なくとも1個有するシロキサン化合物との混合物、平均単位式:
で表されるシロキサン化合物、平均単位式:
で表されるシロキサン化合物が例示される。
(F)成分の含有量は限定されないが、好ましくは、(A)成分~(C)成分の合計100質量部に対して0.1~5質量部の範囲内、または1~5質量部の範囲内である。これは、(F)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、接着性が良好であり、一方、上記範囲の上限以下であると、保存安定性が良好であるからである。
さらに、本組成物には、光半導体素子からの発光波長を変換するために、(G)蛍光体を含有してもよい。(G)成分としては、例えば、発光ダイオード(LED)に広く利用されている、酸化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、硫化物系蛍光体、酸硫化物系蛍光体等からなる黄色、赤色、緑色、および青色発光蛍光体が挙げられる。酸化物系蛍光体としては、セリウムイオンを包含するイットリウム、アルミニウム、ガーネット系のYAG系緑色~黄色発光蛍光体、セリウムイオンを包含するテルビウム、アルミニウム、ガーネット系のTAG系黄色発光蛍光体、および、セリウムやユーロピウムイオンを包含するシリケート系緑色~黄色発光蛍光体が例示される。酸窒化物系蛍光体としては、ユーロピウムイオンを包含するケイ素、アルミニウム、酸素、窒素系のサイアロン系赤色~緑色発光蛍光体が例示される。窒化物系蛍光体としては、ユーロピウムイオンを包含するカルシウム、ストロンチウム、アルミニウム、ケイ素、窒素系のカズン系赤色発光蛍光体が例示される。硫化物系蛍光体としては、銅イオンやアルミニウムイオンを包含するZnS系緑色発色蛍光体が例示される。酸硫化物系蛍光体としては、ユーロピウムイオンを包含するY2O2S系赤色発光蛍光体が例示される。これらの蛍光体を2種以上組み合わせて用いてもよい。
(G)成分の平均粒子径は限定されないが、好ましくは、1~50μmの範囲内、または5~20μmの範囲内である。これは、(G)成分の平均粒子径粒が上記範囲の下限以上であると、混合時の粘度上昇が抑えられ、一方、上記範囲の上限以下であると、光透過性が良好となるからである。
(G)成分の含有量は、(A)成分~(C)成分の合計量に対して、0.1~70質量%の範囲内であり、好ましくは、1~70質量%の範囲内、または5~70質量%の範囲内である。これは、(G)成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、効率良く波長変換することができるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、得られる組成物の取扱作業性が向上するからである。
さらに、本組成物には、空気中の硫黄含有ガスによる、光半導体装置における銀電極や基板の銀メッキの変色を十分に抑制するためにAl、Ag、Cu、Fe、Sb、Si、Sn、Ti、Zr、および希土類元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物を表面被覆した酸化亜鉛微粉末、アルケニル基を有さない有機ケイ素化合物で表面処理した酸化亜鉛微粉末、および炭酸亜鉛の水和物微粉末からなる群より選ばれる、平均粒子径が0.1nm~5μmである少なくとも一種の微粉末を含有してもよい。
酸化物を表面被覆した酸化亜鉛微粉末において、希土類元素としては、イットリウム、セリウム、ユーロピウムが例示される。酸化亜鉛微粉末の表面の酸化物としては、Al2O3、AgO、Ag2O、Ag2O3、CuO、Cu2O、FeO、Fe2O3、Fe3O4、Sb2O3、SiO2、SnO2、Ti2O3、TiO2、Ti3O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、Eu2O3、およびこれらの酸化物の2種以上の混合物が例示される。
この粉末の含有量は限定されないが、好ましくは、本組成物に対して、質量単位で1ppm~10%の範囲内の量、または、1ppm~5%の範囲内の量である。これは、この粉末の含有量が上記範囲の下限以上であると、硫黄含有ガスによる光半導体装置における銀電極や基板の銀メッキの変色を十分に抑制できるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、得られる組成物の流動性を損なわないからである。
また、本組成物には、空気中の硫黄含有ガスによる、光半導体装置における銀電極や基板の銀メッキの変色をさらに抑制できることから、トリアゾール系化合物を含有してもよい。このトリアゾール系化合物としては、1H−1,2,3−トリアゾール、2H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,4−トリアゾール、4H−1,2,4−トリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、1H−1,2,3−トリアゾール、2H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,4−トリアゾール、4H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、1H−ベンゾトリアゾール−5−カルボン酸メチル、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−1,2,4−トリアゾール、5−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、クロロベンゾトリアゾール、ニトロベンゾトリアゾール、アミノベンゾトリアゾール、シクロヘキサノ[1,2−d]トリアゾール、4,5,6,7−テトラヒドロキシトリルトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、エチルベンゾトリアゾール、ナフトトリアゾール、1−N,N−ビス(2−エチルヘキシル)−[(1,2,4−トリアゾール−1−イル)メチル]アミン、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]トリルトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]カルボキシベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−アミノメチル]ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−アミノメチル]トリルトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−アミノメチル]カルボキシベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミノメチル]カルボキシベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(1−ブチル)アミノメチル]カルボキシベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(1−オクチル)アミノメチル]カルボキシベンゾトリアゾール、1−(2’,3’−ジ−ヒドロキシプロピル)ベンゾトリアゾール、1−(2’,3’−ジ−カルボキシエチル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−4’−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール−6−カルボン酸、1−オレオイルベンゾトリアゾール、1,2,4−トリアゾール−3−オール、5−アミノ−3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、5−アミノ−1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸、1,2,4−トリアゾール−3−カルボキシアミド、4−アミノウラゾール、および1,2,4−トリアゾール−5−オンが例示される。このトリアゾール系化合物の含有量は特に限定されないが、本組成物中に質量単位で0.01ppm~3%の範囲内となる量であり、好ましくは、0.1ppm~1%の範囲内となる量である。
さらに、本組成物には、一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサンを含有してもよい。このアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基が例示され、好ましくは、ビニル基である。また、アルケニル基以外のケイ素原子に結合する基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、アントラセニルエチル基、フェナントリルエチル基、ピレニルエチル基等のアラルキル基;およびこれらの基に結合している水素原子の一部または全部を塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示され、好ましくは、メチル基、フェニル基である。このオルガノポリシロキサンの25℃における粘度は限定されないが、好ましくは、10~10,000,000mPa・sの範囲内、または100~1,000,000mPa・sの範囲内である。
このようなオルガノポリシロキサンとしては、次のようなものが例示される。なお、式中、Me、Vi、Phは、それぞれ、メチル基、ビニル基、フェニル基を示し、nおよびn’はそれぞれ1以上の整数である。
ViMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2Vi
ViPhMeSiO(Me2SiO)nSiMePhVi
ViPh2SiO(Me2SiO)nSiPh2Vi
ViMe2SiO(Me2SiO)n(Ph2SiO)n’SiMe2Vi
ViPhMeSiO(Me2SiO)n(Ph2SiO)n’SiPhMeVi
ViPh2SiO(Me2SiO)n(Ph2SiO)n’SiPh2Vi
ViMe2SiO(MePhSiO)nSiMe2Vi
MePhViSiO(MePhSiO)nSiMePhVi
Ph2ViSiO(MePhSiO)nSiPh2Vi
ViMe2SiO(Ph2SiO)n(PhMeSiO)n’SiMe2Vi
ViPhMeSiO(Ph2SiO)n(PhMeSiO)n’SiPhMeVi
ViPh2SiO(Ph2SiO)n(PhMeSiO)n’SiPh2Vi
このオルガノポリシロキサンの含有量は限定されないが、好ましくは、(A)成分~(C)成分の合計量100質量部に対して、0~50質量部の範囲内、または0~30質量部の範囲内である。
さらに、本組成物には、本発明の目的を損なわない限り、その他任意の成分として、シリカ、ガラス、アルミナ、酸化亜鉛等の無機質充填剤;ポリメタクリレート樹脂等の有機樹脂微粉末;耐熱剤、染料、顔料、難燃性付与剤、溶剤等を含有してもよい。
本組成物の25℃における粘度は限定されないが、好ましくは、100~500,000mPa・sの範囲内、または100~100,000mPa・sの範囲内である。このような本組成物は室温もしくは加熱により硬化が進行するが、迅速に硬化させるためには加熱することが好ましい。この加熱温度としては、50~200℃の範囲内であることが好ましい。
次に、本発明の硬化物について詳細に説明する。
本発明の硬化物は、上記の硬化性シリコーン組成物を硬化してなることを特徴とする。硬化物の形状は特に限定されず、例えば、シート状、フィルム状が挙げられる。また、この硬化物は、光半導体素子等を封止もしくは被覆した状態であってもよい。
次に、本発明の光半導体装置について詳細に説明する。
本発明の光半導体装置は、光半導体素子が、上記の硬化性シリコーン組成物の硬化物により封止もしくは被覆されてなることを特徴とする。このような本発明の光半導体装置としては、発光ダイオード(LED)、フォトカプラー、CCDが例示される。また、光半導体素子としては、発光ダイオード(LED)チップ、固体撮像素子が例示される。
本発明の光半導体装置の一例である単体の表面実装型LEDの断面図を図1に示した。図1で示されるLEDは、光半導体素子1がリードフレーム2上にダイボンドされ、この光半導体素子1とリードフレーム3とがボンディングワイヤ4によりワイヤボンディングされている。この光半導体素子1の周囲には枠材5が設けられており、この枠材5の内側の半導体素子1が、本発明の硬化性シリコーン組成物の硬化物6により封止されている。
図1で示される表面実装型LEDを製造する方法としては、光半導体素子1をリードフレーム2にダイボンドし、この半導体素子1とリードフレーム3とを金製のボンディングワイヤ4によりワイヤボンドし、次いで、光半導体素子1の周囲に設けられた枠材5の内側に本発明の硬化性シリコーン組成物を充填した後、50~200℃で加熱することにより硬化させる方法が例示される。
[硬化性シリコーン組成物の屈折率]
硬化性シリコーン組成物の25℃における屈折率をアッベ式屈折率計により測定した。なお、測定には589nmの光源を用いた。
[引っ張り強度]
硬化性シリコーン組成物をプレスを用いて150℃、1時間で硬化させ、厚さ1mmのシート状の硬化物を作製した。次に、これをJIS K 6251−1993「加硫ゴムの引張試験方法」に規定のダンベル状3号形に打ち抜き、島津製作所製オートグラフを用いて破断時の強度(MPa)を測定し、以下のように評価した。
○:破断時の強度が3MPa以上
△:破断時の強度が1MPa以上、3MPa未満
×:破断時の強度が1MPa未満
[蛍光体の分散性]
硬化性シリコーン組成物 100質量部に対して、(G)成分として、YAG系蛍光体(INTEMATIX社製のMX311(B)) 3質量部をデンタルミキサーで混合した。その後、蛍光体を含有する硬化性シリコーン組成物をガラスプレート上に塗布し、150℃のオーブン中で1時間加熱することで硬化させた。得られた硬化物中の蛍光体の分散状態を目視で観察し、その結果を次のように評価した。
○:蛍光体が均一に分散している。
△:蛍光体の一部が凝集している。
×:蛍光体の大部分が凝集している。
[酸素透過性]
硬化性シリコーン組成物をプレスを用いて150℃、1時間で硬化させ、厚さ1mmのシート状の硬化物を作製した。この硬化物の酸素透過率をイリノイ社(Systech illinois)製の酸素透過率測定装置(モデル8001)を用いて、温度23℃の条件で測定した。
○:酸素透過率が10,000cc/m2・24h未満
△:酸素透過率が10,000cc/m2・24h以上、15,000cc/m2・24h未満
×:酸素透過率が15,000cc/m2・24h以上
[合成例1]
攪拌機、還流冷却管、および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン 62.8g(0.34mol)、オクタメチルシクロテトラシロキサン 183.2g(0.62mol)、フェニルトリメトキシシラン 267.2g(1.35mol)、およびトリフルオロメタンスルホン酸 0.29gを投入し、攪拌下、水 72.8g(4.04mol)を30分かけて滴下した。滴下終了後、85℃まで加熱し、生成したメタノールを留去した。トルエン 105g、および30質量%の水酸化カリウム水溶液 2.8gを投入し、水を共沸脱水させた。その後、125℃で6時間保持した後、室温まで冷却し、酢酸 0.9gで中和した。生成した塩を濾別した後、得られた透明な溶液から低沸点物を加熱減圧除去し、無色透明で、数平均分子量が2,300である、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me2SiO2/2)0.55(PhSiO3/2)0.30
で表されるオルガノポリシロキサン400g(収率:95%)を調製した。
[合成例2]
攪拌機、還流冷却管、および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン 21.4g(0.11mol)、オクタメチルシクロテトラシロキサン 221.0g(0.74mol)、フェニルトリメトキシシラン 272.7g(1.38mol)、およびトリフルオロメタンスルホン酸 0.29gを投入し、攪拌下、水 74.3g(4.13mol)を30分かけて滴下した。滴下終了後、85℃まで加熱し、生成したメタノールを留去した。トルエン 105g、および30質量%の水酸化カリウム水溶液 2.8gを投入し、水を共沸脱水させた。その後、125℃で6時間保持した後、室温まで冷却し、酢酸 0.9gで中和した。生成した塩を濾別した後、得られた透明な溶液から低沸点物を加熱減圧除去し、無色透明で、数平均分子量が2,700である、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.05(Me2SiO2/2)0.65(PhSiO3/2)0.30
で表されるオルガノポリシロキサン400g(収率:95%)を調製した。
[合成例3]
攪拌機、還流冷却管、および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン 32.6g(0.17mol)、オクタメチルシクロテトラシロキサン 178.4g(0.60mol)、フェニルトリメトキシシラン 320.8g(1.62mol)、およびトリフルオロメタンスルホン酸 0.31gを投入し、攪拌下、水 87.4g(4.85mol)を30分かけて滴下した。滴下終了後、85℃まで加熱し、生成したメタノールを留去した。トルエン 105g、および30質量%の水酸化カリウム水溶液 2.8gを投入し、水を共沸脱水させた。その後、125℃で6時間保持した後、室温まで冷却し、酢酸 0.9gで中和した。生成した塩を濾別した後、得られた透明な溶液から低沸点物を加熱減圧除去し、無色透明で、数平均分子量が3,100である、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.55(PhSiO3/2)0.37
で表されるオルガノポリシロキサン400g(収率:95%)を調製した。
[合成例4]
攪拌機、還流冷却管、および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン 39.9g(0.21mol)、オクタメチルシクロテトラシロキサン 158.8g(0.54mol)、フェニルトリメトキシシラン 339.7g(1.71mol)、およびトリフルオロメタンスルホン酸 0.32gを投入し、攪拌下、水 92.6g(5.24mol)を30分かけて滴下した。滴下終了後、85℃まで加熱し、生成したメタノールを留去した。トルエン 105g、および30質量%の水酸化カリウム水溶液 2.8gを投入し、水を共沸脱水させた。その後、125℃で6時間保持した後、室温まで冷却し、酢酸 0.9gで中和した。生成した塩を濾別した後、得られた透明な溶液から低沸点物を加熱減圧除去し、無色透明で、数平均分子量が2,800である、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me2SiO2/2)0.50(PhSiO3/2)0.40
で表されるオルガノポリシロキサン400g(収率:95%)を調製した。
[合成例5]
反応容器に、環状ジフェニルポリシロキサン 246.3g、環状ジメチルポリシロキサン 598.4g、1,3−ジビニル−1,1,3,3−ジメチルジロシロキサン 5.78g、および水酸化カリウム 0.26gを投入し、150℃まで加熱し、150℃に到達後、7時間反応させた。次に、ビニルジメチルクロロシランを所定量加えて中和した後、低沸分を減圧除去して、無色透明で、屈折率が1.46であり、粘度が5.8Pa・sである、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)260(Ph2SiO)40SiMe2Vi
で表されるジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体を調製した。
[合成例6]
攪拌機、還流冷却管、および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン 54.7g(0.29mol)、オクタメチルシクロテトラシロキサン 87.1g(0.29mol)、フェニルトリメトキシシラン 427.0g(2.15mol)、およびトリフルオロメタンスルホン酸 0.34gを投入し、攪拌下、水 110.8g(6.15mol)を30分かけて滴下した。滴下終了後、85℃まで加熱し、生成したメタノールを留去した。トルエン 105g、および30質量%の水酸化カリウム水溶液 2.8gを投入し、水を共沸脱水させた。その後、125℃で6時間保持した後、室温まで冷却し、酢酸 0.9gで中和した。生成した塩を濾別した後、得られた透明な溶液から低沸点物を加熱減圧除去し、無色透明で、数平均分子量が1,800である、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me2SiO2/2)0.30(PhSiO3/2)0.55
で表されるオルガノポリシロキサン400g(収率:95%)を調製した。
[合成例7]
攪拌機、還流冷却管、および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン 82.2g(0.44mol)、水 143g、トリフルオロメタンスルホン酸 0.38g、およびトルエン 500gを投入し、攪拌下、フェニルトリメトキシシラン 524.7g(2.65mol)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、1時間加熱還流した。その後、冷却し、下層を分離し、トルエン溶液層を3回水洗した。水洗したトルエン溶液層に3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン 314g(1.42mol)と水 130gと水酸化カリウム 0.50gとを投入し、1時間加熱還流した。続いて、メタノールを留去し、過剰の水を共沸脱水で除いた。4時間加熱還流した後、トルエン溶液を冷却し、酢酸 0.55gで中和した後、3回水洗した。水を除去した後、トルエンを減圧下に留去して、粘度が8,500mPa・sである、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.18(PhSiO3/2)0.53(EpMeSiO2/2)0.29
で表される接着付与剤を調製した。
[実施例1~7、比較例1~3]
下記の成分を表1に示す組成(質量部)で混合して硬化性シリコーン組成物を調製した。なお、表1中の[SiH/Vi]は(A)成分と(B)成分に相当する成分に含まれるビニル基1モルに対する、(C)成分に相当する成分に含まれるケイ素原子結合水素原子のモル数を示している。また、(D)成分の含有量は、質量単位における、硬化性シリコーン組成物に対する白金金属の含有量(ppm)で示した。
(A)成分として、次の成分を用いた。
(A−1)成分:合成例1で調製した、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me2SiO2/2)0.55(PhSiO3/2)0.30
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=8.1モル%)
(A−2)成分:合成例2で調製した、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.05(Me2SiO2/2)0.65(PhSiO3/2)0.30
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=2.9モル%)
(A−3)成分:合成例3で調製した、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.08(Me2SiO2/2)0.55(PhSiO3/2)0.37
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=4.7モル%)
(A−4)成分:合成例4で調製した、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me2SiO2/2)0.50(PhSiO3/2)0.40
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=5.9モル%)
(A−5)成分:粘度2,000mPa・sの両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖フェニルメチルポリシロキサン
(A−6)成分:合成例5で調製した、平均単位式:
ViMe2SiO(Me2SiO)260(Ph2SiO)40SiMe2Vi
で表されるオルガノポリシロキサン
(B)成分として、次の成分を用いた。
(B−1)成分:平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=16.7モル%)
(B−2)成分:合成例6で調製した、平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me2SiO2/2)0.30(PhSiO3/2)0.55
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=9.4モル%)
(B−3)成分:平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.40(SiO4/2)0.50
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=6.7モル%)
(B−4)成分:平均単位式:
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.45(SiO4/2)0.40
で表されるオルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合全有機基に対するビニル基の含有率=8.3モル%)
(C)成分として、次の成分を用いた。
(C−1)成分:粘度4mPa・sである、式:
HMe2SiOPh2SiOSiMe2H
で表されるオルガノトリシロキサン
(C−2)成分:粘度が20mPa・sである、平均単位式:
(HMe2SiO1/2)0.40(SiO4/2)0.60
で表されるオルガノポリシロキサン
(D)成分として、次の成分を用いた。
(D−1)成分:白金−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体の1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサンの溶液(白金として0.1質量%含有する溶液)
(E)成分として、次の成分を用いた。
(E−1)成分:1−エチニルシクロヘキサノール
(F)成分として、次の成分を用いた。
(F−1)成分:合成例7で調製した接着付与剤
(F−2)成分:粘度が30mPa・sである分子鎖両末端シラノール基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの縮合反応物からなる接着付与剤
2 リードフレーム
3 リードフレーム
4 ボンディングワイヤ
5 枠材
6 硬化性シリコーン組成物の硬化物
Claims (7)
- (A)平均単位式:
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c
(式中、R1は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基であり、R2は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基もしくは炭素数2~12のアルケニル基であり、R3は炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~20のアリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、但し、一分子中、前記R1、R2、およびR3で表される基の合計の少なくとも0.5モル%は前記アルケニル基であり、前記R3で表される基の少なくとも1個は前記アリール基または前記アラルキル基であり、a、b、およびcは、それぞれ、0.01≦a≦0.5、0.4≦b≦0.8、0.01≦c≦0.5、かつa+b+c=1を満たす数である。)
で表されるオルガノポリシロキサン、
(B)平均単位式:
(R4 3SiO1/2)d(R4 2SiO2/2)e(R4SiO3/2)f(SiO4/2)g
(式中、R4は同じかまたは異なる、炭素数1~12のアルキル基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、もしくは炭素数7~20のアラルキル基であり、但し、一分子中、前記R4で表される基の合計の少なくとも0.5モル%は前記アルケニル基であり、d、e、f、およびgは、それぞれ、0.01≦d≦0.5、0≦e≦0.9、0≦f≦0.9、0≦g≦0.9、かつd+e+f+g=1を満たす数であり、但し、前記fが0≦f≦0.5を満たす数である場合、前記gは0<g≦0.9を満たす数である。)
で表されるオルガノポリシロキサン{(A)成分100質量部に対して20~1,000質量部}、
(C)一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン{(A)成分と(B)成分に含まれるアルケニル基の合計1モルに対して、本成分に含まれるケイ素原子結合水素原子が0.1~10モルとなる量}、および
(D)ヒドロシリル化反応用触媒(本組成物の硬化を促進する量)
から少なくともなる硬化性シリコーン組成物。 - (A)成分が、平均単位式中のR2が同じかまたは異なる炭素数1~12のアルキル基であるオルガノポリシロキサンである、請求項1記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(E)ヒドロシリル化反応抑制剤を、(A)成分~(C)成分の合計100質量部に対して0.01~3質量部含有する、請求項1または2に記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(F)接着付与剤を(A)成分~(C)成分の合計100質量部に対して0.1~5質量部含有する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物。
- さらに、(G)蛍光体を(A)成分~(C)成分の合計量に対して0.1~70質量%含有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物を硬化してなることを特徴とする硬化物。
- 光半導体素子が、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物の硬化物により封止もしくは被覆されていることを特徴とする光半導体装置。
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