WO2016043082A1 - 硬化性シリコーン樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Definitions
- Cyclododecyl group, etc. aryl group [eg, phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, etc.], cycloalkyl-alkyl group [eg, cyclohexylmethyl group, methylcyclohexyl group, etc.], aralkyl group [eg, Benzyl group, phenethyl group, etc.], halogenated hydrocarbon groups in which one or more hydrogen atoms in the hydrocarbon group are replaced by halogen atoms [eg, chloromethyl group, 3-chloropropyl group, 3,3,3-trifluoro Monovalent substituted or unsubstituted hydrocarbon groups such as halogenated alkyl groups such as propyl groups] And the like.
- aryl group eg, phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, etc.
- cycloalkyl-alkyl group
- the property of the component (A) is not particularly limited, and may be liquid or solid at 25 ° C., for example.
- the ratio of hydrogen atoms to the total amount of R 2 (100 mol%) is preferably 0.1 to 40 mol%.
- R 2 other than a hydrogen atom an alkyl group (particularly a methyl group) and an aryl group (particularly a phenyl group) are preferable.
- the ratio of hydrogen atoms (hydrogen atoms bonded to silicon atoms) to the total amount of groups bonded to silicon atoms (100 mol%) in the linear polyorganosiloxane is not particularly limited, but is 0.1 to 40 mol%. Is preferred. Further, the ratio of the alkyl group (especially methyl group) to the total amount (100 mol%) of the groups bonded to the silicon atom is not particularly limited, but is preferably 20 to 99 mol%. Furthermore, the ratio of aryl groups (particularly phenyl groups) to the total amount (100 mol%) of groups bonded to silicon atoms is not particularly limited, but is preferably 40 to 80 mol%.
- Examples of the group bonded to a silicon atom other than a hydrogen atom in the branched polyorganosiloxane include the above-mentioned monovalent substituted or unsubstituted hydrocarbon group (however, an aliphatic unsaturated group is excluded). However, among them, an alkyl group (particularly a methyl group) and an aryl group (particularly a phenyl group) are preferable. Furthermore, examples of R in the T unit include a hydrogen atom and the above-described monovalent substituted or unsubstituted hydrocarbon group (excluding an aliphatic unsaturated group). Among them, an alkyl group (particularly a methyl group) Group) or an aryl group (particularly a phenyl group). The ratio of the aryl group (especially phenyl group) to the total amount (100 mol%) of R in the T unit is not particularly limited, but is preferably 30 mol% or more from the viewpoint of the sulfur barrier property of the cured product.
- c1 is a positive number
- c2 is a positive number
- c3 is 0 or a positive number
- c4 is 0 or a positive number
- c5 is a positive number
- c6 is 0 or a positive number.
- c1 is preferably 1 to 50
- c2 is preferably 1 to 50
- c3 is preferably 0 to 10
- c4 is preferably 0 to 5
- c5 is preferably 1 to 30.
- the content (blending amount) of the component (B) in the curable silicone resin composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 to 60% by weight with respect to the curable silicone resin composition (100% by weight). More preferably, it is 5 to 55% by weight, and still more preferably 10 to 50% by weight.
- the content of the component (B) is 1% by weight or more, the curability of the curable silicone resin composition is further improved, and the sulfur barrier property tends to be further improved.
- the content of the component (B) is 60% by weight or less, the thermal shock resistance of the cured product is further improved, and chromaticity variation in the optical semiconductor device tends to be further suppressed.
- a silica filler surface-treated with a surface treatment agent for example, the above-mentioned surface treatment agent
- a surface treatment agent for example, the above-mentioned surface treatment agent
- the shape of the component (D) is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a crushed shape, a fibrous shape, a needle shape, a scale shape, a whisker shape, a flake shape, and a flat plate shape.
- the component (D) may be any of hollow particles, solid particles, porous particles, a mixture thereof, and the like.
- X is a hydrogen atom or an alkyl group as described above.
- alkyl group examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group, and a methyl group is particularly preferable.
- the ratio of aryl groups (particularly phenyl groups) to the total amount (100 mol%) of groups bonded to silicon atoms is 40 mol% or more (for example, 45 to 60 mol%).
- cured material to improve more by using a thing.
- a cured product can be obtained by using a compound in which the ratio of alkyl groups (particularly methyl groups) is 50 mol% or more (for example, 60 to 99 mol%) with respect to the total amount (100 mol%) of groups bonded to silicon atoms.
- the thermal shock resistance of is improved.
- the ladder type polyorganosilsesquioxane (a) has a molecular weight dispersity (Mw / Mn) in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography of 1.00 to 1.40, preferably 1.35 or less (for example, 1.05 to 1.35), more preferably 1.30 or less (for example, 1.10 to 1.30).
- Mw / Mn molecular weight dispersity
- the molecular weight dispersity exceeds 1.40 for example, low molecular siloxane increases, and the adhesiveness and sulfur barrier property of the cured product tend to decrease.
- the molecular weight dispersity for example, by setting the molecular weight dispersity to 1.05 or more, it tends to be liquid at room temperature, and the handleability may be improved.
- the number average molecular weight and molecular weight dispersion degree of ladder type polyorgano silsesquioxane (a) can be measured with the following apparatus and conditions.
- Measuring device Product name “LC-20AD” (manufactured by Shimadzu Corporation)
- Eluent THF, sample concentration 0.1-0.2% by weight
- Flow rate 1 mL / min
- Detector UV-VIS detector (trade name “SPD-20A”, manufactured by Shimadzu Corporation)
- Molecular weight Standard polystyrene conversion
- the 5% weight loss temperature (T d5 ) of the ladder-type polyorganosilsesquioxane (a) in a nitrogen atmosphere is not particularly limited, but is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 240 ° C. or higher, and still more preferably 260 to 500 ° C., particularly preferably 262 ° C. or higher, most preferably 265 ° C. or higher. If the 5% weight loss temperature is less than 150 ° C. (particularly less than 240 ° C.), the required heat resistance may not be satisfied depending on the application.
- the 5% weight reduction temperature is a temperature at the time when 5% of the weight before heating is reduced when heated at a constant rate of temperature increase, and serves as an index of heat resistance.
- the 5% weight loss temperature can be measured by TGA (thermogravimetric analysis) under a nitrogen atmosphere under a temperature increase rate of 20 ° C./min.
- the ladder-type polyorganosilsesquioxane (b) has a polyorganosilsesquioxane residue (a) at part or all of the molecular chain terminals of the polyorganosilsesquioxane having the ladder structure.
- the ladder type polyorganosilsesquioxane (b) has a part or all of T in the formula (IV-3) It is substituted with a polyorganosilsesquioxane residue (a).
- the polyorganosilsesquioxane residue (a) includes at least a structural unit represented by the formula (IV-3-1) and a structural unit represented by the formula (IV-3-2). It is a residue to contain.
- each A in the formula (IV-3 ′) may be mutually or another formula (IV-3 ′ ) May be bonded to A of the molecule represented by 1) via one or more Si—O—Si bonds.
- the ladder type polyorganosilsesquioxane (b) is preferably liquid at normal temperature (about 25 ° C.). More specifically, the viscosity at 23 ° C. is preferably 100 to 100,000 mPa ⁇ s, more preferably 500 to 10,000 mPa ⁇ s, and still more preferably 1000 to 8000 mPa ⁇ s. If the viscosity is less than 100 mPa ⁇ s, the heat resistance of the cured product may decrease. On the other hand, when the viscosity exceeds 100,000 mPa ⁇ s, it may be difficult to prepare and handle the curable silicone resin composition. The viscosity at 23 ° C.
- R 6 and R 7 in Formula (Y) and Formula (Z) are particularly preferably each a hydrogen atom.
- the component (G) may be blended (mixed) with other components after previously mixing with the silane coupling agent or its partial condensate from the viewpoint of improving compatibility with the other components.
- the linear polyorganosiloxane may have a hydroxy group or an alkoxy group as a group bonded to a silicon atom.
- the content (blending amount) of the other polyorganosiloxane in the curable silicone resin composition of the present invention is not particularly limited, but is 0.01 to 30% with respect to the curable silicone resin composition (100% by weight). %, More preferably 0.1 to 20% by weight. By controlling the content of other polyorganosiloxanes within the above range, it may be possible to adjust the balance of the viscosity of the curable silicone resin composition and the physical properties of the cured product.
- the curable silicone resin composition of the present invention may contain components other than those described above (sometimes referred to as “other components”).
- other components include, but are not limited to, inorganic fillers such as titanium oxide, alumina, glass, quartz, aluminosilicate, iron oxide, zinc oxide, calcium carbonate, carbon black, silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride.
- the curable silicone resin composition of the present invention is a composition for forming a lens (lens for an optical semiconductor) provided in an optical semiconductor device (a composition for forming an optical semiconductor lens) (“the lens of the present invention. It may also be preferably used as a “forming composition”.
- the lens obtained by curing the lens forming composition of the present invention is excellent in adhesion to an adherend and sulfur barrier property.
- the unit of the mixture ratio of each component shown in Table 1 is a weight part.
- the aluminum box was placed in an 80 ° C. oven (manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd., model number: DN-64) and taken out after 24 hours.
- the total luminous flux was measured in the same manner as described above, and this was designated as “total luminous flux after corrosive test”.
- the case where the rate was 70% or more was evaluated as ⁇ (the barrier property against the sulfur compound was good), and the case where the maintenance rate was less than 70% was evaluated as x (the barrier property against the sulfur compound was poor).
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Abstract
Description
また、本発明の他の目的は、硫黄バリア性、耐熱衝撃性、及び被着体に対する密着性に優れ、光半導体装置の色度ばらつきを抑制し、光取り出し効率の高い光半導体装置を安定的に製造できる材料(硬化物)を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記硬化物により光半導体素子を封止することにより得られる、耐久性(例えば、熱衝撃や過酷な環境に対する耐性;硫黄化合物に対する耐性等)及び品質(例えば、光取り出し効率が高いこと)に優れた光半導体装置を提供することにある。
(D)成分の含有量が、(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して0.1~20重量部であることを特徴とする硬化性シリコーン樹脂組成物を提供する。
(A):分子内に2個以上のアルケニル基を有するポリオルガノシロキシシルアルキレン
(B):分子内に1個以上のヒドロシリル基を有し、脂肪族不飽和基を有しないポリオルガノシロキサン
(C):白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
(D):一次粒子の平均粒径が5~200nmのシリカフィラー
(E):分子内に1個以上のアルケニル基を有する分岐鎖状のポリオルガノシロキサン
(F)成分の含有量が、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1~20重量%である前記の硬化性シリコーン樹脂組成物を提供する。
(F):分子内に1個以上のアルケニル基を有するラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン
(G):分子内に下記式(Y)で表される基及び下記式(Z)で表される基のいずれか一方又は両方を有するイソシアヌレート化合物
(H)成分の含有量が、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1~20重量%である前記の硬化性シリコーン樹脂組成物を提供する。
(H):平均粒径が0.5~100μmのシリコーンパウダー
[1]下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)成分を含み、
(D)成分の含有量が、(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して0.1~20重量部であることを特徴とする硬化性シリコーン樹脂組成物。
(A):分子内に2個以上のアルケニル基を有するポリオルガノシロキシシルアルキレン
(B):分子内に1個以上のヒドロシリル基を有し、脂肪族不飽和基を有しないポリオルガノシロキサン
(C):白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
(D):一次粒子の平均粒径が5~200nmのシリカフィラー
(E):分子内に1個以上のアルケニル基を有する分岐鎖状のポリオルガノシロキサン
[2]下記の(F)成分を含み、
(F)成分の含有量が、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1~20重量%である[1]に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
(F):分子内に1個以上のアルケニル基を有するラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン
[3]下記の(G)成分を含む[1]又は[2]に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
(G):分子内に下記式(Y)で表される基及び下記式(Z)で表される基のいずれか一方若しくは両方を有するイソシアヌレート化合物
[4]下記の(H)成分を含み、
(H)成分の含有量が、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1~20重量%である[1]~[3]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
(H):平均粒径が0.5~100μmのシリコーンパウダー
[5]チクソトロピー値が1.05~2である[1]~[4]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[6]150℃で加熱した時の最低粘度が200~10000mPa・sである[1]~[5]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[7]さらに蛍光体を含む[1]~[6]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[8](A)成分が、下記平均単位式
(R1 2SiO2/2)a1(R1 3SiO1/2)a2(R1SiO3/2)a3(SiO4/2)a4(RA)a5(XO)a6
[上記平均単位式中、R1は、同一又は異なって、一価の置換又は無置換炭化水素基であり、RAは、アルキレン基であり、Xは、水素原子又はアルキル基であり、a1は正数、a2は正数、a3は0又は正数、a4は0又は正数、a5は正数、a6は0又は正数である。]
で表されるポリオルガノシロキシシルアルキレンであり、R1の全量に対するアルケニル基の割合が0.1~40モル%である[1]~[7]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[9](B)成分が、分子内に1個以上のヒドロシリル基を有し、脂肪族不飽和基を有しないポリオルガノシロキシシルアルキレン(B2)である[1]~[8]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[10]ポリオルガノシロキシシルアルキレン(B2)が、下記平均単位式
(R3 2SiO2/2)c1(R3 3SiO1/2)c2(R3SiO3/2)c3(SiO4/2)c4(RA)c5(XO)c6
[上記平均単位式中、R3は、同一又は異なって、水素原子、又は一価の置換若しくは無置換炭化水素基(但し、脂肪族不飽和基は除かれる)である。但し、R3の一部は水素原子である。RAは、アルキレン基であり、Xは、水素原子又はアルキル基であり、c1は正数、c2は正数、c3は0又は正数、c4は0又は正数、c5は正数、c6は0又は正数である。]
で表されるポリオルガノシロキシシルアルキレンであり、R3の全量に対する水素原子の割合が0.1~50モル%であり、R3の全量に対するアリール基の割合が5~80モル%である[9]に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[11](D)成分が、表面処理されたシリカフィラーである[1]~[10]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[12](E)成分における、ケイ素原子に結合した基の全量に対するアルケニル基の割合が、0.1~40モル%である[1]~[11]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[13](F)成分が、分子量が500~1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00~1.40であるラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(a)、並びに、ラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、下記式(IV-3-1)で表される構成単位及び下記式(IV-3-2)で表される構成単位を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基を有するラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(b)からなる群より選択される少なくとも一種以上である[2]~[12]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[15][1]~[14]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物。
[16]光半導体封止用樹脂組成物である[1]~[15]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[17]光半導体用レンズの形成用樹脂組成物である[1]~[15]のいずれか一つに記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
[18]光半導体素子と、該光半導体素子を封止する封止材とを含み、前記封止材が[16]に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする光半導体装置。
[19]光半導体素子とレンズとを含み、前記レンズが[17]に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする光半導体装置。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)成分を必須成分として含む硬化性組成物である。即ち、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、ヒドロシリル化反応により硬化させることができる付加硬化型シリコーン樹脂組成物である。さらに、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物においては、詳しくは後述のように、(D)成分の含有量が、(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して0.1~20重量部に制御されている。なお、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、これら必須成分以外の任意成分を含んでいてもよい。
(A):分子内に2個以上のアルケニル基を有するポリオルガノシロキシシルアルキレン
(B):分子内に1個以上のヒドロシリル基を有し、脂肪族不飽和基を有しないポリオルガノシロキサン
(C):白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
(D):一次粒子の平均粒径が5~200nmのシリカフィラー
(E):分子内に1個以上のアルケニル基を有する分岐鎖状のポリオルガノシロキサン
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物の必須成分である(A)成分は、上述のように、分子内に2個以上のアルケニル基を有するポリオルガノシロキシシルアルキレンである。従って、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物において(A)成分は、ヒドロシリル基を有する成分(例えば、(B)成分等)とヒドロシリル化反応を生じる成分である。
(R1 2SiO2/2)a1(R1 3SiO1/2)a2(R1SiO3/2)a3(SiO4/2)a4(RA)a5(XO)a6
で表されるポリオルガノシロキシシルアルキレンが好ましい。上記平均単位式中、R1は、同一又は異なって、一価の置換又は無置換炭化水素基であり、上述の具体例(例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基等)が挙げられる。但し、R1の一部はアルケニル基(特にビニル基)であり、その割合は、分子内に2個以上となる範囲に制御される。例えば、R1の全量(100モル%)に対するアルケニル基の割合は、0.1~40モル%が好ましい。アルケニル基の割合を上記範囲に制御することにより、硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化性がより向上する傾向がある。また、アルケニル基以外のR1としては、アルキル基(特にメチル基)、アリール基(特にフェニル基)が好ましい。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物における(B)成分は、分子内に1個以上のヒドロシリル基(Si-H)を有し、脂肪族不飽和基を有しないポリオルガノシロキサンである。従って、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物において(B)成分は、アルケニル基を有する成分(例えば、(A)成分等)とヒドロシリル化反応を生じる成分である。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(B)成分を含むことにより、ヒドロシリル化反応による硬化反応を効率的に進行させることができる。また、その硬化物が優れた硫黄バリア性を発揮する。
ポリオルガノシロキサン(B1)としては、直鎖状、分岐鎖状(一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状、網目状等)の分子構造を有するもの等が挙げられる。なお、ポリオルガノシロキサン(B1)は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。例えば、分子構造が異なるポリオルガノシロキサン(B1)の2種以上を併用することができ、具体的には、直鎖状のポリオルガノシロキサン(B1)と分岐鎖状のポリオルガノシロキサン(B1)とを併用する態様等が挙げられる。
(R2SiO3/2)b1(R2 2SiO2/2)b2(R2 3SiO1/2)b3(SiO4/2)b4(XO1/2)b5
で表されるポリオルガノシロキサンが好ましい。上記平均単位式中、R2は、同一又は異なって、水素原子、又は、一価の置換若しくは無置換炭化水素基(但し、脂肪族不飽和基は除かれる)であり、例えば、水素原子、上述の具体例(例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基等)が挙げられる。但し、R2の一部は水素原子(ヒドロシリル基を構成する水素原子)であり、その割合は、ヒドロシリル基が分子内に1個以上(好ましくは2個以上)となる範囲に制御される。例えば、R2の全量(100モル%)に対する水素原子の割合は、0.1~40モル%が好ましい。水素原子の割合を上記範囲に制御することにより、硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化性がより向上する傾向がある。また、水素原子以外のR2としては、アルキル基(特にメチル基)、アリール基(特にフェニル基)が好ましい。
ポリオルガノシロキシシルアルキレン(B2)は、上述のように、分子内に1個以上(好ましくは2個以上)のヒドロシリル基を有し、主鎖としてシロキサン結合に加えて、シルアルキレン結合を含むポリオルガノシロキサンである。なお、上記シルアルキレン結合におけるアルキレン基としては、例えば、C2-4アルキレン基(特に、エチレン基)が好ましい。上記ポリオルガノシロキシシルアルキレン(B2)は、ポリオルガノシロキサン(B1)と比較して製造工程において低分子量の環を生じ難く、また、加熱等により分解してシラノール基(-SiOH)を生じ難いため、ポリオルガノシロキシシルアルキレン(B2)を使用した場合、硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化物の表面粘着性が低減され、より黄変し難くなる傾向がある。
(R3 2SiO2/2)c1(R3 3SiO1/2)c2(R3SiO3/2)c3(SiO4/2)c4(RA)c5(XO)c6
で表されるポリオルガノシロキシシルアルキレンが好ましい。上記平均単位式中、R3は、同一又は異なって、水素原子、又は一価の置換若しくは無置換炭化水素基(但し、脂肪族不飽和基は除かれる)であり、水素原子及び上述の具体例(例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化アルキル基等)が挙げられる。但し、R3の一部は水素原子であり、その割合は、分子内に1個以上(好ましくは2個以上)となる範囲に制御される。例えば、R3の全量(100モル%)に対する水素原子の割合は、0.1~50モル%が好ましく、より好ましくは5~35モル%である。水素原子の割合を上記範囲に制御することにより、硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化性がより向上する傾向がある。また、水素原子以外のR3としては、アルキル基(特にメチル基)、アリール基(特にフェニル基)が好ましい。特に、R3の全量(100モル%)に対するアリール基(特にフェニル基)の割合は、5モル%以上(例えば、5~80モル%)が好ましく、より好ましくは10モル%以上である。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物における(C)成分は、白金族金属を含むヒドロシリル化触媒である。即ち、(C)成分は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、及び白金からなる群より選択される少なくとも1種の金属(白金族金属)を含むヒドロシリル化触媒である。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(C)成分を含むことにより、加熱により硬化性シリコーン樹脂組成物中のアルケニル基とヒドロシリル基の間のヒドロシリル化反応を効率的に進行させることができる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物における(D)成分は、一次粒子の平均粒径が5~200nmのシリカフィラーである。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(D)成分を含むことにより、該硬化性シリコーン樹脂組成物を加熱した場合(例えば、LEDパッケージへの充填や硬化のために加熱した場合等)に粘度が大きく低下しにくくなって蛍光体の沈降が抑制され(即ち、優れた分散性が維持され)、その結果、光半導体装置の色度ばらつきが抑制され、光取り出し効率の高い光半導体装置を安定的に製造することが可能となる。また、その硬化物において(D)成分が優れた応力緩和効果を発揮するため、耐熱衝撃性に優れた硬化物が得られる。さらに、硬化物の被着体に対する密着強度(密着性)がより向上し、なおかつタックが低減するため、高品質の光半導体装置が得られる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物における(E)成分は、上述のように、分子内に1個以上のアルケニル基を有する分岐鎖状のポリオルガノシロキサン(「(E)成分」と称する場合がある)である。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物において(E)成分は、(A)成分とともに、ヒドロシリル基を有する成分(例えば、(B)成分等)とヒドロシリル化反応を生じる成分である。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(E)成分を含むことにより、硬化物の耐熱性、耐熱衝撃性、硫黄バリア性がさらに向上する場合がある。
(R4SiO3/2)d1(R4 2SiO2/2)d2(R4 3SiO1/2)d3(SiO4/2)d4(XO1/2)d5
で表されるポリオルガノシロキサンが好ましい。上記平均単位式中、R4は、同一又は異なって、一価の置換又は無置換炭化水素基であり、上述の具体例(例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化炭化水素基等)が挙げられる。但し、R4の一部はアルケニル基(特にビニル基)であり、その割合は、分子内に1個以上(好ましくは2個以上)となる範囲に制御される。例えば、R4の全量(100モル%)に対するアルケニル基の割合は、0.1~40モル%が好ましい。アルケニル基の割合を上記範囲に制御することにより、硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化性がより向上する傾向がある。また、アルケニル基以外のR4としては、アルキル基(特にメチル基)、アリール基(特にフェニル基)が好ましい。
(R4a 2R4bSiO1/2)d6(R4a 3SiO1/2)d7(SiO4/2)d8(HO1/2)d9
で表されるポリオルガノシロキサンが挙げられる。上記平均単位式中、R4aは、同一又は異なって、炭素数1~10のアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を示し、例えば、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、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基等が挙げられ、中でもメチル基が好ましい。また、R4bは、同一又は異なって、アルケニル基を示し、中でもビニル基が好ましい。さらに、d6、d7、d8及びd9はいずれも、d6+d7+d8=1、d6/(d6+d7)=0.15~0.35、d8/(d6+d7+d8)=0.53~0.62、d9/(d6+d7+d8)=0.005~0.03を満たす正数である。なお、d7は0であってもよい。硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化性の観点で、d6/(d6+d7)は0.2~0.3であることが好ましい。また、硬化物の硬度や機械強度の観点で、d8/(d6+d7+d8)は0.55~0.60であることが好ましい。さらに、硬化物の接着性や機械強度の観点で、d9/(d6+d7+d8)は0.01~0.025であることが好ましい。このようなポリオルガノシロキサンとしては、例えば、SiO4/2単位と(CH3)2(CH2=CH)SiO1/2単位とで構成されるポリオルガノシロキサン、SiO4/2単位と(CH3)2(CH2=CH)SiO1/2単位と(CH3)3SiO1/2単位とで構成されるポリオルガノシロキサン等が挙げられる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、分子内に1個以上のアルケニル基を有するラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(「(F)成分」と称する場合がある)を含んでいてもよい。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(F)成分を含むことにより、硬化物の硫黄バリア性(特に、SOXバリア性)が著しく向上する傾向がある。(F)成分としては、分子内に1個以上(好ましくは2個以上)のアルケニル基を有し、ラダー構造の-Si-O-Si-骨格を有するポリオルガノシルセスキオキサンを使用することができ、特に限定されない。(F)成分の特に好ましい態様として、例えば、下記のラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(a)、ラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(b)が挙げられる。但し、(F)成分は、以下のラダー型ポリオルガノシルセスキオキサンには限定されない。
・ラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(a):分子内に2個以上のアルケニル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500~1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00~1.40であるラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン。
・ラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(b):ラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、式(IV-3-1)で表される構成単位(T単位)及び式(IV-3-2)で表される構成単位(M単位)を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基(「ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)」と称する場合がある)を有するラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン。
ラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(a)はラダー構造を有するが、このことは、FT-IRスペクトルにおいて1050cm-1付近(例えば、1000~1100cm-1)と1150cm-1付近(例えば、1100cm-1を超え1200cm-1以下)にそれぞれ固有吸収ピークを有する(即ち、1000~1200cm-1に少なくとも2本の吸収ピークを有する)ことから確認される[参考文献:R.H.Raney, M.Itoh, A.Sakakibara and T.Suzuki, Chem. Rev. 95, 1409(1995)]。なお、FT-IRスペクトルは、例えば、下記の装置及び条件により測定することができる。
測定装置:商品名「FT-720」((株)堀場製作所製)
測定方法:透過法
分解能:4cm-1
測定波数域:400~4000cm-1
積算回数:16回
測定装置:商品名「LC-20AD」((株)島津製作所製)
カラム:Shodex KF-801×2本、KF-802、及びKF-803(昭和電工(株)製)
測定温度:40℃
溶離液:THF、試料濃度0.1~0.2重量%
流量:1mL/分
検出器:UV-VIS検出器(商品名「SPD-20A」、(株)島津製作所製)
分子量:標準ポリスチレン換算
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、分子内に下記式(Y)で表される基及び/又は下記式(Z)で表される基(式(Y)で表される基及び式(Z)で表される基のいずれか一方又は両方)を少なくとも有するイソシアヌレート化合物(「(G)成分」と称する場合がある)を含んでいてもよい。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(G)成分を含むことにより、硬化物の硫黄バリア性が著しく向上し、さらに、硬化物の被着体に対する密着性が向上する傾向がある。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、平均粒径が0.5~100μmのシリコーンパウダー(「(H)成分」と称する場合がある)を含んでいてもよい。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物が(H)成分を含むことにより、硬化物の機械特性、特に耐熱衝撃性が著しく向上し、また、タックがより低減され、封止材とした場合の光半導体素子の保護性能がより向上する傾向がある。さらに、過酷な環境下(例えば、高温下や紫外線照射下)における硬化物の黄変等の変色が抑制され、光半導体素子の封止材とした場合には光半導体装置の耐久性がより向上する傾向がある。なお、本明細書において(H)成分の平均粒径は、レーザー回折・散乱法(商品名「Nanotrac UPA-EX150、日機装(株)製)により求めた粒度分布における積算値50%での粒径を意味する。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、上述の(A)成分、(E)成分、及び(F)成分以外にも、分子内にアルケニル基を有するその他のポリオルガノシロキサン(「その他のポリオルガノシロキサン」と称する場合がある)を含んでいてもよい。その他のポリオルガノシロキサンを含むことにより、硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度を調整したり、硬化物の物性(例えば、機械物性)のバランスを調整することができる場合がある。
(R5 2SiO2/2)e1(R5 3SiO1/2)e2(XO1/2)e3
で表されるポリオルガノシロキサンが挙げられる。上記平均単位式中、R5は、同一又は異なって、一価の置換又は無置換炭化水素基であり、上述の具体例(例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、ハロゲン化炭化水素基等)が挙げられる。但し、R5の一部はアルケニル基(特にビニル基)であり、その割合は、分子内に1個以上(好ましくは2個以上)となる範囲に制御される。例えば、R5の全量(100モル%)に対するアルケニル基の割合は、0.1~40モル%が好ましい。アルケニル基の割合を上記範囲に制御することにより、硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化性がより向上する傾向がある。また、アルケニル基以外のR5としては、アルキル基(特にメチル基)、アリール基(特にフェニル基)が好ましい。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、硬化反応(ヒドロシリル化反応)の速度を調整するために、ヒドロシリル化反応抑制剤を含んでいてもよい。上記ヒドロシリル化反応抑制剤としては、公知乃至慣用のヒドロシリル化反応抑制剤を使用でき、特に限定されないが、例えば、3-メチル-1-ブチン-3-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、フェニルブチノ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;チアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。上記ヒドロシリル化反応抑制剤は1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。上記ヒドロシリル化反応抑制剤の含有量(配合量)は、硬化性シリコーン樹脂組成物の架橋条件等により異なるが、実用上、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対する含有量として、0.00001~5重量%の範囲内が好ましい。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、上述のポリオルガノシロキサン((A)成分、(B)成分、(E)成分、(F)成分、その他のポリオルガノシロキサン)以外のシロキサン化合物として、例えば、分子内に2個以上の脂肪族炭素-炭素二重結合(特に、アルケニル基)を有する環状シロキサンを含んでいてもよい。また、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、上記シロキサン化合物として、分子内に2個以上のヒドロシリル基を有する環状シロキサンを含んでいてもよい。上記各環状シロキサンは1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物における上記環状シロキサンの含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01~30重量%が好ましく、より好ましくは0.1~20重量%、さらに好ましくは0.5~10重量%である。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、公知乃至慣用の有機溶媒や水等が挙げられ、特に限定されないが、例えば、トルエン、ヘキサン、イソプロパノール、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。なお、溶媒は1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。また、その含有量は特に限定されず、適宜選択できる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は蛍光体を含んでいてもよい。蛍光体としては、公知乃至慣用の蛍光体(例えば、光半導体装置分野で周知の蛍光体等)を使用することができ、特に限定されないが、例えば、青色光の白色光への変換機能を封止材に対して付与したい場合には、一般式A3B5O12:M[式中、Aは、Y、Gd、Tb、La、Lu、Se、及びSmからなる群より選択された1種以上の元素を示し、Bは、Al、Ga、及びInからなる群より選択された1種以上の元素を示し、Mは、Ce、Pr、Eu、Cr、Nd、及びErからなる群より選択された1種以上の元素を示す]で表されるYAG系の蛍光体微粒子(例えば、Y3Al5O12:Ce蛍光体微粒子、(Y,Gd,Tb)3(Al,Ga)5O12:Ce蛍光体微粒子等);シリケート系蛍光体微粒子(例えば、(Sr,Ca,Ba)2SiO4:Eu等)等が挙げられる。なお、蛍光体は、周知慣用の表面処理がされたものであってもよい。また、蛍光体は1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、上述の成分以外の成分(「その他の成分」と称する場合がある)を含んでいてもよい。その他の成分としては、特に限定されないが、例えば、酸化チタン、アルミナ、ガラス、石英、アルミノケイ酸、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、カーボンブラック、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の無機質充填剤、これらの充填剤をオルガノハロシラン、オルガノアルコキシシラン、オルガノシラザン等の有機ケイ素化合物により処理した無機質充填剤;シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の有機樹脂微粉末;銀、銅等の導電性金属粉末等の充填剤、安定化剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、熱安定化剤等)、難燃剤(リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤等)、難燃助剤、補強材(他の充填剤等)、核剤、カップリング剤(例えば、シランカップリング剤やその部分縮合物等)、滑剤、ワックス、可塑剤、離型剤、耐衝撃性改良剤、色相改良剤、流動性改良剤、着色剤(染料、顔料等)、表面調整剤(例えば、各種ポリエーテル変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、フェニル変性シリコーン、アルキル変性シリコーン等の化合物)、分散剤、消泡剤、脱泡剤、抗菌剤、防腐剤、粘度調整剤、増粘剤、その他の機能性添加剤(例えば、カルボン酸の亜鉛塩等の亜鉛化合物等)等の周知慣用の添加剤等が挙げられる。これらその他の成分は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。なお、その他の成分の含有量(配合量)は、特に限定されず、適宜選択することが可能である。
[チクソトロピー値]=[回転数1rpmで測定される硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度(mPa・s)]/[回転数10rpmで測定される硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度(mPa・s)]
なお、上記「回転数1rpmで測定される硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度」は、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物の、レオーメーター(商品名「Physica MCR-302」、Anton Paar社製)とパラレルプレート(円錐直径:25mm、テーパ角度=0°)を用いて、温度:25℃、回転数:1rpmの条件で測定される粘度である。一方、上記「回転数10rpmで測定される硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度」は、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物の、レオーメーター(商品名「Physica MCR-302」、Anton Paar社製)とパラレルプレート(円錐直径:25mm、テーパ角度=0°)を用いて、温度:25℃、回転数:10rpmの条件で測定される粘度である。
最低粘度:本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度を、レオーメーター(商品名「Physica MCR-302」、Anton Paar社製)とパラレルプレート(円錐直径:25mm、テーパ角度=0°)を用いて、測定条件を、温度:30℃から0.5℃/秒の昇温速度で昇温させ、150℃に達してから1時間加熱する条件、振動数:1Hzの条件とした場合の、測定される粘度の最小値。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物を硬化(特に、ヒドロシリル化反応により硬化)させることによって、硬化物(「本発明の硬化物」と称する場合がある)が得られる。硬化の際の条件は、特に限定されず、従来公知の条件より適宜選択することができるが、例えば、反応速度の点から、温度(硬化温度)は25~180℃(より好ましくは60~150℃)が好ましく、時間(硬化時間)は5~720分が好ましい。本発明の硬化物は、ポリシロキサン系材料特有の高い耐熱性及び透明性を有することに加え、耐熱衝撃性、被着体に対する密着性、及び硫黄バリア性に優れ、また、硬化性シリコーン樹脂組成物の加熱時の粘度低下が抑制されるため、蛍光体を含む場合にはその沈降が起こりにくく、蛍光体の分散性に優れた硬化物が得られる。さらに、(G)成分を含む場合には、特に優れた耐熱衝撃性を有する硬化物が得られる。
本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、特に、光半導体装置における光半導体素子(LED素子)の封止用樹脂組成物(光半導体封止用樹脂組成物)(「本発明の封止剤」と称する場合がある)として好ましく使用できる。本発明の封止剤を硬化させることにより得られる封止材(硬化物)は、ポリシロキサン系材料特有の高い耐熱性及び透明性を有することに加え、耐熱衝撃性、被着体に対する密着性、及び硫黄バリア性にも優れる。さらに、加熱時(封止材形成時)の硬化性シリコーン樹脂組成物(封止剤)の粘度低下が生じにくいため、蛍光体を含む場合にはその沈降及び光半導体装置の色度ばらつきが効果的に抑制され、光取り出し効率の高い光半導体装置の安定的な製造が可能となる。このため、本発明の封止剤は、特に、高輝度、短波長の光半導体素子の封止剤等として好ましく使用できる。本発明の封止剤を使用して光半導体素子を封止することにより、光半導体装置(「本発明の光半導体装置」と称する場合がある)を得ることができる。即ち、本発明の光半導体装置は、光半導体素子と、該光半導体素子を封止する封止材とを少なくとも含み、上記封止材が本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物(本発明の封止剤)の硬化物(本発明の硬化物)である光半導体装置である。なお、光半導体素子の封止は、公知乃至慣用の方法により実施でき、特に限定されないが、例えば、本発明の封止剤を所定の成形型内に注入し、所定の条件で加熱硬化することで実施できる。硬化温度と硬化時間は、特に限定されず、硬化物の調製時と同様の範囲で適宜設定することができる。本発明の光半導体装置の一例を図1に示す。図1において、100はリフレクター(光反射用樹脂組成物)、101は金属配線(電極)、102は光半導体素子、103はボンディングワイヤ、104は硬化物(封止材)を示す。
また、本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物は、光半導体装置に備えられるレンズ(光半導体用レンズ)を形成するための組成物(光半導体用レンズの形成用組成物)(「本発明のレンズ形成用組成物」と称する場合がある)としても好ましく使用できる。本発明のレンズ形成用組成物を硬化させることにより得られるレンズは、高い耐熱性及び透明性を有することに加えて、被着体に対する密着性及び硫黄バリア性にも優れる。さらに、レンズを形成するために加熱した際の硬化性シリコーン樹脂組成物の粘度低下が生じにくいため、蛍光体を含む場合にはその沈降及び光半導体装置の色度ばらつきが効果的に抑制され、光取り出し効率の高い光半導体装置の安定的な製造が可能となる。本発明のレンズ形成用組成物を使用することにより、光半導体装置(これも「本発明の光半導体装置」と称する場合がある)を得ることができる。即ち、本発明の光半導体装置は、光半導体素子とレンズとを少なくとも含み、上記レンズが本発明の硬化性シリコーン樹脂組成物(本発明のレンズ形成用組成物)の硬化物(本発明の硬化物)である光半導体装置である。なお、本発明のレンズ形成用組成物を用いた光半導体用レンズの製造は、公知乃至慣用の方法により実施でき、特に限定されないが、例えば、本発明のレンズ形成用組成物を所定の成形型内に注入して所定の条件で加熱硬化する方法や、ディスペンサー等によって塗布して所定の条件で加熱硬化する方法等によって実施できる。硬化温度と硬化時間は、特に限定されず、硬化物の調製時と同様の範囲で適宜設定することができる。本発明の光半導体装置が上記レンズを備える態様は特に限定されず、例えば、本発明の光半導体装置が封止材を有する場合には、該封止材の表面上の一部又は全部に配置された態様、上記光半導体装置の光半導体素子を封止する態様(即ち、本発明の硬化物が封止材とレンズとを兼ねる態様)等であってもよい。より具体的には、例えば、国際公開第2012/147342号、特開2012-188627号公報、特開2011-233605号公報等に開示された態様等が挙げられる。
[ビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンの製造]
温度計、撹拌装置、還流冷却器、及び窒素導入管を取り付けた100mlのフラスコ(反応容器)に、窒素気流下でビニルトリメトキシシラン65ミリモル(9.64g)、フェニルトリメトキシシラン195ミリモル(38.67g)、及びメチルイソブチルケトン(MIBK)8.31gを仕込み、この混合物を10℃以下に冷却した。上記混合物に、水360ミリモル(6.48g)及び5Nの塩酸0.24g(塩化水素として1.2ミリモル)を滴下した。その後、MIBKを40g添加して、反応溶液を希釈した。
次に、反応容器の温度を70℃まで昇温した。ここに水520ミリモル(9.36g)を添加し、窒素気流下で重縮合反応を行った。続いて、重縮合反応後の反応溶液にヘキサメチルジシロキサン130ミリモル(21.11g)を添加し、70℃で撹拌してシリル化反応を行った。その後、冷却し、下層液が中性になるまで水洗を行い、上層液を分取した後、1mmHg、40℃の条件で上層液から溶媒を留去し、無色透明の液状の生成物(38.6g;ビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン)を得た。
上記生成物(シリル化反応後の生成物)の数平均分子量は1280であり、分子量分散度は1.13であった。また、図2には、上記生成物の1H-NMRスペクトルのチャート(溶媒:重クロロホルム)を示す。さらに、上記生成物のFT-IRスペクトルを上述の条件で測定したところ、1000~1200cm-1に2本の吸収ピークを有することが確認された。図3には、上記生成物のFT-IRスペクトルのチャートを示す。
上記生成物(シリル化反応後の生成物)は、上述の(F)成分(詳しくは、ラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン(a))に該当する。
(A剤)
ETERLED GS5145A:商品名「ETERLED GS5145A」[(A)成分を含むシリコーン樹脂]、長興材料工業製、ヒドロシリル化触媒[(C)成分]を含む。
MA-DGIC:商品名「MA-DGIC」[モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、(G)成分]、四国化成工業(株)製
R976:商品名「AEROSIL R976」[ジメチルシリル処理シリカ、一次粒子の平均粒径(一次粒子平均径)7nm、(D)成分]、日本アエロジル(株)製
RY300:商品名「AEROSIL RY300」[ジメチルポリシロキサン処理シリカ、一次粒子の平均粒径7nm、(D)成分]、日本アエロジル(株)製
RY200:商品名「AEROSIL RY200」[ジメチルポリシロキサン処理シリカ、一次粒子の平均粒径12nm、(D)成分]、日本アエロジル(株)製
R805:商品名「AEROSIL R805」[アルキルシリル処理シリカ、一次粒子の平均粒径12nm、(D)成分]、日本アエロジル(株)製
SC1500-SPT:商品名「SC1500-SPT」[フェニルシラン処理シリカ、一次粒子の平均粒径300nm]、(株)アドマテックス製
SC5500-SPJ:商品名「SC5500-SPJ」[フェニルシラン処理シリカ、一次粒子の平均粒径1500nm]、(株)アドマテックス製
OE-6631A:商品名「OE-6631A」[(A)成分を含まないシリコーン樹脂]、東レ・ダウコーニング(株)製、ヒドロシリル化触媒を含む。
OE-6650A:商品名「OE-6650A」[(A)成分を含まないシリコーン樹脂]、東レ・ダウコーニング(株)製、ヒドロシリル化触媒を含む。
KMP-590:商品名「KMP-590」[シリコーンレジンパウダー、球状、平均粒径2000nm、(H)成分]、信越化学工業(株)製
KMP-605:商品名「KMP-605」[シリコーン複合パウダー、球状、平均粒径2000nm、(H)成分]、信越化学工業(株)製
(B剤)
ETERLED GS5145B:商品名「ETERLED GS5145B」[シリコーン樹脂、(B)成分及び(E)成分を含む]、長興材料工業製
OE-6631B:商品名「OE-6631B」[シリコーン樹脂]、東レ・ダウコーニング(株)製
OE-6650B:商品名「OE-6650B」[シリコーン樹脂]、東レ・ダウコーニング(株)製
表1に示すように、まず、商品名「ETERLED GS5145A」19.5重量部と、商品名「AEROSIL R976」0.5重量部とをディスパー(プライミクス(株)製、型番:LB)を用いて、これらの混合物中で(D)成分(AEROSIL R976)を分散させることによって、A剤を調製した。
次に、表1に示す配合割合となるように、上記で調製したA剤と、商品名「ETERLED GS5145B」(B剤)とを自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎」、(株)シンキー製、型番:ARE-310)を用いて混練し、硬化性シリコーン樹脂組成物を製造した。
硬化性シリコーン樹脂組成物の組成を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、硬化性シリコーン樹脂組成物を製造した。
なお、実施例9~13の場合(MA-DGIC及びシリカを含む場合)には、まず、商品名「ETERLED GS5145A」と合成例1で得られたビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンと商品名「MA-DGIC」とを混合し、その後、商品名「AEROSIL R976」を加えてディスパー(プライミクス(株)製、型番:LB)で(D)成分(AEROSIL R976)を分散させることによって、A剤を調製した。なお、実施例11~13の場合(シリコーンパウダーを含む場合)、シリコーンパウダーは(D)成分(AEROSIL R976)とともに配合し、分散させた。また、比較例4の場合(MA-DGICを含む場合)には、商品名「ETERLED GS5145A」と合成例1で得られたビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンと商品名「MA-DGIC」とを混合してディスパー(プライミクス(株)製、型番:LB)で撹拌することによって、A剤を調製した。一方、比較例1、5、及び7の場合(MA-DGIC及びシリカを含まない場合)には、上記A剤を調製するための撹拌及び分散操作は行わず、各シリコーン樹脂をそのままA剤として使用した。
上記で得られた硬化性シリコーン樹脂組成物について、以下の評価を行った。なお、表1中の硬化条件が上下2段で記載されている場合、まず上段の条件で加熱し、続いて、下段の条件で加熱する条件であることを意味する。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物を表1に示すそれぞれの硬化条件で加熱し硬化させて、硬化物を得た。得られた各硬化物について、以下の評価(タック性試験)を行った。
タック性試験:硬化物の表面を指で押し、サンプル(硬化物)が粘着性を有するかどうかでタック性の有無を判断した。サンプルが粘着性を有しない場合を○(タック無し、良好である)とし、サンプルが粘着性を有する場合を×(タック有り、不良である)と評価した。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物に蛍光体(CHIMEI製、PF-Y44W)を5重量%の割合で分散させた。次に、この蛍光体を含む各硬化性シリコーン樹脂組成物をLEDパッケージ(InGaN素子、3.5mm×2.8mm)に充填し、表1に示すそれぞれの硬化条件で加熱し硬化させて、試料(光半導体装置)を得た。得られた各試料について、以下の評価を行った。
評価:各試料について断面を確認し、蛍光体が分散しているかどうか(蛍光体の分散度合)を確認した。硬化物において蛍光体が全体に分散している状態(蛍光体が全く沈降していない状態又は1/3未満が沈降している状態)の場合を◎(分散状態が極めて良好である)、硬化物において蛍光体の1/3以上、2/3未満が沈降している状態の場合を○(分散状態が良好である)、硬化物において蛍光体の2/3以上が沈降している状態の場合を×(分散状態が不良である)と評価した。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物について、上述の方法でチクソトロピー値を測定した。
チクソトロピー値が1.05未満又は2を超える場合を×(増粘効果が小さ過ぎるために色度ばらつきの抑制効果が不十分、又は、増粘効果が大き過ぎるために封止作業性が不良である)、チクソトロピー値が1.05以上1.20未満の場合を○(色度ばらつきの抑制効果が良好及び封止作業性が良好である)、チクソトロピー値が1.20以上2以下の場合を◎(色度ばらつきの抑制効果が極めて良好である)と評価した。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物について、それぞれ、上述の方法で150℃加熱時の最低粘度を測定した。なお、加熱時の粘度が高いほど、蛍光体の沈降が抑制され、光度ばらつきが抑制される傾向がある。
150℃加熱時の最低粘度が、200mPa・s以上の場合を◎(加熱時の粘度が非常に高く極めて良好である)、100mPa・s以上200mPa・s未満の場合を○(加熱時の粘度が高く良好である)、100mPa・s未満の場合を×(加熱時の粘度が低く不良である)と評価した。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物に蛍光体(CHIMEI製、PF-Y44W)を5重量%の割合で分散させた。次に、この蛍光体を含む各硬化性シリコーン樹脂組成物をLEDパッケージ(InGaN素子、3.5mm×2.8mm)に充填し、表1に示すそれぞれの硬化条件で加熱し硬化させて、試料(光半導体装置)を得た。得られた各試料について、以下の評価を行った。
初期輝度の評価:各試料について、マルチ分光放射測定システム(オプトロニックラボラトリーズ社製、型番:OL771)を用いて全光束(単位:lm)を測定した。測定された全光束(初期輝度)が2.60(lm)以上の場合を◎(初期輝度が非常に高く極めて良好である)、全光束(初期輝度)が2.57(lm)以上2.60(lm)未満の場合を○(初期輝度が高く良好である)、全光束(初期輝度)が2.57(lm)未満の場合を×(初期輝度が低く不良である)と評価した。
色度ばらつきの評価:各試料について、マルチ分光放射測定システム(同上)を用いてCx、Cyの色温度を測定し、その標準偏差(n=20)を算出した。測定されたCxの標準偏差とCyの標準偏差とがどちらも0.004未満である場合を◎(色度ばらつきが非常に小さく極めて良好である)、Cxの標準偏差とCyの標準偏差のいずれか一方のみが0.004未満である場合を○(色度ばらつきが小さく良好である)、Cxの標準偏差とCyの標準偏差の両方が0.004以上である場合を×(色度ばらつきが大きく不良である)と評価した。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物をLEDパッケージ(InGaN素子、3.5mm×2.8mm)に充填し、表1に示すそれぞれの硬化条件で加熱し硬化させて、試料(光半導体装置)を得た。得られた各試料について、以下の評価を行った。
評価:上記各試料について、マルチ分光放射測定システム(同上)を用いて全光束を測定し、これを「腐食性試験前の全光束」とした。
次に、各試料と硫黄粉末(キシダ化学(株)製)0.3gとを450mlのガラス瓶に入れ、さらに上記ガラス瓶をアルミ製の箱の中に入れた。続いて、上記アルミ製の箱を80℃のオーブン(ヤマト科学(株)製、型番:DN-64)に入れ、24時間後に取り出した。加熱後の試料について上記と同様に全光束を測定し、これを「腐食性試験後の全光束」とした。そして、腐食性試験前後における全光束の維持率(%)[=100×(腐食性試験後の全光束(lm))/(腐食性試験前の全光束(lm))]を算出し、維持率が70%以上である場合を○(硫黄化合物に対するバリア性が良好である)、維持率が70%未満である場合を×(硫黄化合物に対するバリア性が不良である)と評価した。
PA-9T上に、実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物を表1に示すそれぞれの硬化条件で加熱し硬化させて、硬化物を得た。得られた硬化物のそれぞれについて、以下の評価を行った。
評価:PA-9T上の硬化物について、ダイシェアテスター((株)アークテック製、型番:SERIES4000)を用いて、PA-9Tに対する密着強度を測定した。密着強度が1.7MPa以上である場合を◎(密着強度が非常に高く極めて良好である)、密着強度が1.0MPa以上、1.7MPa未満である場合を○(密着強度が高く良好である)、密着強度が1.0MPa未満である場合を×(密着強度が低く不良である)と評価した。
実施例及び比較例で得られた各硬化性シリコーン樹脂組成物を、LEDパッケージ(InGaN素子、5.0mm×5.0mm)に充填し、表1に示すそれぞれの硬化条件で加熱し硬化させて、試料(光半導体装置)を得た。得られた各試料について、以下の評価を行った。なお、実施例11~13の各硬化性シリコーン樹脂組成物は、実施例10の硬化性シリコーン樹脂組成物にシリコーンパウダーを配合したものに当たる。
評価:各試料について、熱衝撃試験機(エスペック(株)製、型番:TSB-21)を用いて、温度-40℃、続いて温度100℃に曝露することを1サイクルとした熱衝撃付与を、1000サイクル実施した。その後、点灯チェックを行い、不灯数(不灯であった試料の数)をカウントし、エラー発生率を次式に従って算出した。なお、全試料数(各硬化性シリコーン樹脂組成物において使用した試料の全量(N数))は10個である。
エラー発生率(%)=[(不灯数(個))/(全試料数(個))]×100
上記で算出されたエラー発生率が0%である場合を◎(耐熱衝撃性が極めて良好である)、エラー発生率が0%を超え25%以下である場合を○(耐熱衝撃性が良好である)、エラー発生率が25%を超え50%以下である場合を△(耐熱衝撃性が不良である)、エラー発生率が50%を超える場合を×(耐熱衝撃性が極めて不良である)と評価した。結果を表1に示す。
実施例及び比較例で得られた硬化性シリコーン樹脂組成物について、タック性、蛍光体の分散度合、初期輝度、色度ばらつき、硫黄腐食試験、熱衝撃性試験、及び密着強度試験の7項目の評価結果に基づき、以下の基準で総合判定を行った。
◎(極めて良好である):×の数が0個であり、かつ最も良好な評価結果(タック性試験及び硫黄腐食試験における○、その他の試験における◎)の数が5個以上である
○(良好である):×の数が0個であり、かつ最も良好な評価結果が4個以下である
△(不良である):×の数が1~3個である
×(極めて不良である):×の数が4~7個である
101:金属配線(電極)
102:光半導体素子
103:ボンディングワイヤ
104:硬化物(封止材)
Claims (12)
- 下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、及び(E)成分を含み、
(D)成分の含有量が、(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して0.1~20重量部であることを特徴とする硬化性シリコーン樹脂組成物。
(A):分子内に2個以上のアルケニル基を有するポリオルガノシロキシシルアルキレン
(B):分子内に1個以上のヒドロシリル基を有し、脂肪族不飽和基を有しないポリオルガノシロキサン
(C):白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
(D):一次粒子の平均粒径が5~200nmのシリカフィラー
(E):分子内に1個以上のアルケニル基を有する分岐鎖状のポリオルガノシロキサン - 下記の(F)成分を含み、
(F)成分の含有量が、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1~20重量%である請求項1に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
(F):分子内に1個以上のアルケニル基を有するラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン - 下記の(H)成分を含み、
(H)成分の含有量が、硬化性シリコーン樹脂組成物(100重量%)に対して、0.1~20重量%である請求項1~3のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
(H):平均粒径が0.5~100μmのシリコーンパウダー - チクソトロピー値が1.05~2である請求項1~4のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
- 150℃で加熱した時の最低粘度が200~10000mPa・sである請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
- さらに蛍光体を含む請求項1~6のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物。
- 光半導体封止用樹脂組成物である請求項1~7のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
- 光半導体用レンズの形成用樹脂組成物である請求項1~7のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物。
- 光半導体素子と、該光半導体素子を封止する封止材とを含み、前記封止材が請求項9に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする光半導体装置。
- 光半導体素子とレンズとを含み、前記レンズが請求項10に記載の硬化性シリコーン樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする光半導体装置。
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