JP2013117032A - 光半導体装置用封止剤及び光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】硬化性に優れており、かつ保存安定性に優れており、更に硬化した封止剤の耐熱性が高い光半導体装置用封止剤を提供する。
【解決手段】本発明に係る光半導体装置用封止剤は、下記式(1A)で表され、かつアリール基及びアルケニル基を有する第1のオルガノポリシロキサンと、下記式(51)で表され、かつアリール基及び珪素原子に結合した水素原子を有する第2のオルガノポリシロキサンと、ヒドロシリル化反応用触媒とを含む。上記第1のオルガノポリシロキサン及び上記第2のオルガノポリシロキサンにおけるアリール基の含有比率はそれぞれ、30モル%以上、70モル%以下である。
【化1】
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る光半導体装置用封止剤は、下記式(1A)で表され、かつアリール基及びアルケニル基を有する第1のオルガノポリシロキサンと、下記式(51)で表され、かつアリール基及び珪素原子に結合した水素原子を有する第2のオルガノポリシロキサンと、ヒドロシリル化反応用触媒とを含む。上記第1のオルガノポリシロキサン及び上記第2のオルガノポリシロキサンにおけるアリール基の含有比率はそれぞれ、30モル%以上、70モル%以下である。
【化1】
【選択図】図1
Description
本発明は、光半導体装置において光半導体素子を封止するために用いられる光半導体装置用封止剤に関する。また、本発明は、該光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置に関する。
発光ダイオード(LED)装置などの光半導体装置の消費電力は低く、かつ寿命は長い。また、光半導体装置は、過酷な環境下でも使用され得る。従って、光半導体装置は、携帯電話用バックライト、液晶テレビ用バックライト、自動車用ランプ、照明器具及び看板などの幅広い用途で使用されている。
光半導体装置に用いられている発光素子である光半導体素子(例えばLED)が大気と直接触れると、大気中の水分又は浮遊するごみ等により、光半導体素子の発光特性が急速に低下する。このため、上記光半導体素子は、通常、光半導体装置用封止剤により封止されている。
下記の特許文献1には、光半導体装置用封止剤として、水素添加ビスフェノールAグリシジルエーテルと、脂環式エポキシモノマーと、潜在性触媒とを含むエポキシ樹脂材料が開示されている。このエポキシ樹脂材料は、熱カチオン重合により硬化する。
また、エポキシ樹脂を含む光半導体装置用封止剤だけでなく、シリコーン樹脂を含む光半導体装置用封止剤も広く用いられている。上記シリコーン樹脂は、青色から紫外領域の短波長の光に対する透過性が高く、耐熱性及び耐光性に優れている。
特許文献1,2に記載のような従来の光半導体装置用封止剤では、該封止剤の保存安定性が低かったり、硬化性が低かったりする。すなわち、長期間保管された後に封止剤を硬化させると、硬化速度が遅くなることがある。さらに、保管前の封止剤であっても、硬化時に封止剤が速やかに硬化しないことがある。
さらに、従来の光半導体装置用封止剤を硬化させたときに、硬化した封止剤が高温下に晒されると変色することがある。例えば、封止剤が黄変することがある。
本発明の目的は、硬化性に優れており、かつ保存安定性に優れており、更に硬化した封止剤の耐熱性が高い光半導体装置用封止剤、並びに該光半導体装置用封止剤を用いた光半導体装置を提供することである。
本発明の広い局面によれば、下記式(1A)で表され、かつアリール基及びアルケニル基を有する第1のオルガノポリシロキサンと、下記式(51)で表され、かつアリール基及び珪素原子に結合した水素原子を有する第2のオルガノポリシロキサンと、ヒドロシリル化反応用触媒とを含み、上記第1のオルガノポリシロキサン及び上記第2のオルガノポリシロキサンにおける下記式(X)より求められるアリール基の含有比率がそれぞれ、30モル%以上、70モル%以下である、光半導体装置用封止剤が提供される。
上記式(1A)中、a及びbは、a/(a+b)=0.05〜0.30及びb/(a+b)=0.70〜0.95を満たし、R1〜R5は、少なくとも1個がアリール基を表し、少なくとも1個がアルケニル基を表し、アリール基及びアルケニル基以外のR1〜R5は、炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
上記式(51)中、p、q及びrは、p/(p+q+r)=0.05〜0.50、q/(p+q+r)=0〜0.15及びr/(p+q+r)=0.20〜0.80を満たし、R51〜R56は、少なくとも1個がアリール基を表し、少なくとも1個が珪素原子に結合した水素原子を表し、アリール基及び珪素原子に結合した水素原子以外のR51〜R56は、炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
アリール基の含有比率(モル%)=(上記第1のオルガノポリシロキサン又は上記第2のオルガノポリシロキサンの1分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量/上記第1のオルガノポリシロキサン又は上記第2のオルガノポリシロキサンの数平均分子量)×100 ・・・式(X)
本発明に係る光半導体装置用封止剤のある特定の局面では、上記第1のオルガノポリシロキサンは、1つの珪素原子に2つのフェニル基が結合したジフェニルシロキサン構造単位を含む。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の他の特定の局面では、上記第1のオルガノポリシロキサンの全シロキサン構造単位100モル%中、1つの珪素原子に2つのフェニル基が結合した上記ジフェニルシロキサン構造単位の割合が20モル%以上である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の別の特定の局面では、上記式(51)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含む。
本発明に係る光半導体装置用封止剤のさらに別の特定の局面では、上記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンが、下記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンである。本発明に係る光半導体装置用封止剤のさらに別の特定の局面では、上記式(51A)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含む。
上記式(51A)中、p及びrは、p/(p+r)=0.20〜0.50及びr/(p+r)=0.50〜0.80を満たし、R51〜R53,R56は、少なくとも1個がアリール基を表し、少なくとも1個が珪素原子に結合した水素原子を表し、アリール基及び珪素原子に結合した水素原子以外のR51〜R53,R56は、炭素数1〜8の炭化水素基を表す。
本発明に係る光半導体装置は、光半導体素子と、該光半導体素子を封止するように設けられた上記光半導体装置用封止剤とを備える。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、式(1A)で表され、かつアリール基及びアルケニル基を有する第1のオルガノポリシロキサンと、式(51)で表され、かつアリール基及び珪素原子に結合した水素原子を有する第2のオルガノポリシロキサンと、ヒドロシリル化反応用触媒とを含むので、封止剤の硬化性を高めることができ、かつ保存安定性を高めることができる。さらに、本発明に係る光半導体装置用封止剤を硬化させたときに、封止剤の耐熱性を高めることができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、第1のオルガノポリシロキサンと、第2のオルガノポリシロキサンと、ヒドロシリル化反応用触媒とを含む。
上記第1のオルガノポリシロキサンは、式(1A)で表され、かつアリール基とアルケニル基とを有する。上記第2のオルガノポリシロキサンは、式(51)で表され、かつアリール基と珪素原子に結合した水素原子とを有する。
上記第1のオルガノポリシロキサン及び上記第2のオルガノポリシロキサンにおける下記式(X)より求められるアリール基の含有比率がそれぞれ、30モル%以上、70モル%以下である。
アリール基の含有比率(モル%)=(上記第1のオルガノポリシロキサン又は上記第2のオルガノポリシロキサンの1分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量/上記第1のオルガノポリシロキサン又は上記第2のオルガノポリシロキサンの数平均分子量)×100 ・・・式(X)
本発明に係る光半導体装置用封止剤における上記組成を採用することによって、硬化性を高めて封止剤の硬化速度を速くすることができ、かつ封止剤の保存安定性を高めることができる。さらに、本発明に係る光半導体装置用封止剤を硬化させたときに、封止剤の耐熱性を高めることができ、封止剤の変色を抑制することができる。硬化した封止剤は、高温下に晒されても、黄変し難くなる。
硬化性及び保存安定性がより一層高く、かつ耐熱性がより一層高い封止剤を得る観点からは、上記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンは、式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
以下、本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている各成分の詳細を説明する。
(第1のオルガノポリシロキサン)
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている第1のオルガノポリシロキサンは、下記式(1A)で表され、かつアリール基と、アルケニル基とを有する。
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている第1のオルガノポリシロキサンは、下記式(1A)で表され、かつアリール基と、アルケニル基とを有する。
上記第1のオルガノポリシロキサンは、珪素原子に結合した水素原子を有さず、アリール基とアルケニル基とを有する第1のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。すなわち、上記第1のオルガノポリシロキサンは、第1のオルガノポリシロキサン(但し、珪素原子に結合した水素原子を有するオルガノポリシロキサンを除く)であることが好ましい。上記第1のオルガノポリシロキサンは、アルケニル基を2個以上有することが好ましい。アリール基とアルケニル基とはそれぞれ、珪素原子に直接結合していることが好ましい。上記アリール基としては、無置換のフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。なお、上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子が、珪素原子に結合していてもよく、上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子とは異なる炭素原子が、珪素原子に結合していてもよい。上記第1のオルガノポリシロキサンは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記式(1A)中、a及びbは、a/(a+b)=0.05〜0.30及びb/(a+b)=0.70〜0.95を満たし、R1〜R5は、少なくとも1個がアリール基を表し、少なくとも1個がアルケニル基を表し、アリール基及びアルケニル基以外のR1〜R5は、炭素数1〜8の炭化水素基を表す。なお、上記式(1A)中、(R4R5SiO2/2)で表される構造単位は、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
上記式(1A)は平均組成式を示す。上記式(1A)における炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記式(1A)中のR1〜R5はそれぞれ、同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記式(1A)中の(R4R5SiO2/2)で表される構造単位における酸素原子部分は、シロキサン結合を形成している酸素原子部分、アルコキシ基の酸素原子部分、又はヒドロキシ基の酸素原子部分を示す。
なお、一般に、上記式(1A)の各構造単位において、アルコキシ基の含有量は少なく、更にヒドロキシ基の含有量も少ない。これは、一般に、第1のオルガノポリシロキサンを得るために、アルコキシシラン化合物などの有機珪素化合物を加水分解し、重縮合させると、アルコキシ基及びヒドロキシ基の多くは、シロキサン結合の部分骨格に変換されるためである。すなわち、アルコキシ基の酸素原子及びヒドロキシ基の酸素原子の多くは、シロキサン結合を形成している酸素原子に変換される。上記式(1A)の各構造単位がアルコキシ基又はヒドロキシ基を有する場合には、シロキサン結合の部分骨格に変換されなかった未反応のアルコキシ基又はヒドロキシ基がわずかに残存していることを示す。後述の式(51)及び式(51A)の各構造単位がアルコキシ基又はヒドロキシ基を有する場合に関しても、同様のことがいえる。
上記式(1A)中、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。ガスバリア性をより一層高める観点からは、上記式(1A)中のアルケニル基は、ビニル基又はアリル基であることが好ましく、ビニル基であることがより好ましい。
上記式(1A)における炭素数1〜8の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、イソへキシル基及びシクロヘキシル基が挙げられる。
硬化性及び保存安定性がより一層高く、かつ耐熱性がより一層高い封止剤を得る観点からは、上記第1のオルガノポリシロキサンは、1つの珪素原子に2つのフェニル基が結合したジフェニルシロキサン構造単位を含むことが好ましい。さらに、硬化性及び保存安定性がさらに一層高く、かつ耐熱性がさらに一層高い封止剤を得る観点からは、上記第1のオルガノポリシロキサンの全シロキサン構造単位100モル%中、1つの珪素原子に2つのフェニル基が結合したジフェニルシロキサン構造単位の割合は20モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましい。
上記ジフェニルシロキサン構造単位は、下記式(1−b1)で表される構造単位であることが好ましい。また、下記式(1−b1)で表される構造単位において、末端の酸素原子は、一般に隣接する珪素原子とシロキサン結合を形成しており、隣接する構造単位と酸素原子を共有している。従って、末端の1つの酸素原子を「O1/2」とする。
上記第1のオルガノポリシロキサンにおける下記式(X1)より求められるアリール基の含有比率は30モル%以上、70モル%以下である。このアリール基の含有比率が30モル%以上、70モル%以下であると、封止剤の耐熱性が高くなり、光半導体装置から取り出される光の明るさが高くなる。また、アリール基の含有比率が30モル%以上であると、封止剤のガスバリア性が高くなる。アリール基の含有比率が70モル%以下であると、封止剤の剥離が生じ難くなる。耐熱性がより一層高く、光半導体装置から取り出される光の明るさがより一層高い封止剤を得る観点からは、アリール基の含有比率は、より好ましくは35モル%以上、より好ましくは65モル%以下である。
アリール基の含有比率(モル%)=(平均組成式が上記式(1A)で表される第1のオルガノポリシロキサンの1分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量/平均組成式が上記式(1A)で表される第1のオルガノポリシロキサンの数平均分子量)×100 ・・・式(X1)
上記式(1A)で表される第1のオルガノポリシロキサンにおいて、(R4R5SiO2/2)で表される構造単位(以下、二官能構造単位ともいう)は、下記式(1−2)で表される構造、すなわち、二官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシ基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
(R4R5SiXO1/2) ・・・式(1−2)
(R4R5SiO2/2)で表される構造単位は、下記式(1−b)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式(1−2−b)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、R4及びR5で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、(R4R5SiO2/2)で表される構造単位に含まれる。具体的には、アルコキシ基がシロキサン結合の部分骨格に変換された場合には、(R4R5SiO2/2)で表される構造単位は、下記式(1−b)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を示す。未反応のアルコキシ基が残存している場合、又はアルコキシ基がヒドロキシ基に変換された場合には、残存アルコキシ基又はヒドロキシ基を有する(R4R5SiO2/2)で表される構造単位は、下記式(1−2−b)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を示す。また、下記式(1−b)で表される構造単位において、Si−O−Si結合中の酸素原子は、隣接する珪素原子とシロキサン結合を形成しており、隣接する構造単位と酸素原子を共有している。従って、Si−O−Si結合中の1つの酸素原子を「O1/2」とする。
上記式(1−2)及び(1−2−b)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(1−b)、(1−2)及び(1−2−b)中のR4及びR5は、上記式(1A)中のR4及びR5と同様の基である。
上記式(1−b)、式(1−2)、並びに式(1−2−b)において、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。
上記式(1A)中、a/(a+b)の下限は0.05、上限は0.30である。a/(a+b)が上記下限以上及び上記上限以下であると、封止剤の硬化性及び保存安定性、並びに硬化した封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記式(1A)中、b/(a+b)の下限は0.70、上限は0.95である。b/(a+b)が上記下限以上及び上記上限以下であると、封止剤の硬化性及び保存安定性、並びに硬化した封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記第1のオルガノポリシロキサンについて、テトラメチルシラン(以下、TMS)を基準に29Si−核磁気共鳴分析(以下、NMR)を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式(1A)中の(R1R2R3SiO1/2)で表される構造単位に相当するピークは+10〜−5ppm付近に現れ、上記式(1A)中の(R4R5SiO2/2)及び上記式(1−2)の二官能構造単位に相当する各ピークは−10〜−50ppm付近に現れる。
従って、29Si−NMRを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって、上記式(1A)中の各構造単位の比率を測定できる。
但し、上記TMSを基準にした29Si−NMRの測定で上記式(1A)中の構造単位の見分けがつかない場合は、29Si−NMRの測定結果だけではなく、1H−NMRの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式(1A)中の各構造単位の比率を見分けることができる。
(第2のオルガノポリシロキサン)
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている第2のオルガノポリシロキサンは、下記式(51)で表され、かつアリール基と、珪素原子に結合した水素原子とを有する。上記第2のオルガノポリシロキサンは、珪素原子に結合した水素原子を2個以上有することが好ましい。アリール基は珪素原子に直接結合していることが好ましい。水素原子は珪素原子に直接結合している。上記第2のオルガノポリシロキサンは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれている第2のオルガノポリシロキサンは、下記式(51)で表され、かつアリール基と、珪素原子に結合した水素原子とを有する。上記第2のオルガノポリシロキサンは、珪素原子に結合した水素原子を2個以上有することが好ましい。アリール基は珪素原子に直接結合していることが好ましい。水素原子は珪素原子に直接結合している。上記第2のオルガノポリシロキサンは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記式(51)中、p、q及びrは、p/(p+q+r)=0.05〜0.50、q/(p+q+r)=0〜0.15及びr/(p+q+r)=0.20〜0.80を満たし、R51〜R56は、少なくとも1個がアリール基を表し、少なくとも1個が珪素原子に結合した水素原子を表し、アリール基及び珪素原子に結合した水素原子以外のR51〜R56は、炭素数1〜8の炭化水素基を表す。なお、上記式(51)中、(R54R55SiO2/2)で表される構造単位及び(R56SiO3/2)で表される構造単位はそれぞれ、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
硬化性及び保存安定性がさらに一層高く、かつ耐熱性がさらに一層高い封止剤を得る観点からは、上記第2のオルガノポリシロキサンは、下記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
上記式(51A)中、p及びrは、p/(p+r)=0.20〜0.50及びr/(p+r)=0.50〜0.80を満たし、R51〜R53,R56は、少なくとも1個がアリール基を表し、少なくとも1個が珪素原子に結合した水素原子を表し、アリール基及び珪素原子に結合した水素原子以外のR51〜R53,R56は、炭素数1〜8の炭化水素基を表す。なお、上記式(51A)中、(R56SiO3/2)で表される構造単位は、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
上記式(51)及び上記式(51A)は平均組成式を示す。上記式(51)及び上記式(51A)における炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記式(51)中のR51〜R56、及び上記式(51A)中のR51〜R54,R56はそれぞれ、同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記式(51)中、(R54R55SiO2/2)で表される構造単位における酸素原子部分、上記式(51)及び上記式(51A)中、(R56SiO3/2)で表される構造単位における酸素原子部分はそれぞれ、シロキサン結合を形成している酸素原子部分、アルコキシ基の酸素原子部分、又はヒドロキシ基の酸素原子部分を示す。
上記式(51)及び上記式(51A)における炭素数1〜8の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t−ペンチル基、イソへキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基及びアリル基が挙げられる。
封止剤の硬化性を高め、更に硬化した封止剤の耐熱性をより一層高める観点からは、上記式(51)及び上記式(51A)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含むことが好ましい。この場合には、光半導体装置において、熱サイクルでのクラック及び剥離を抑制することもできる。上記式(51)及び上記式(51A)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53がアリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含むことがより好ましい。
すなわち、上記式(51)及び上記式(51A)中、(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、下記式(51−a)で表される構造単位を含むことが好ましい。(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、下記式(51−a)で表される構造単位のみを含んでいてもよく、下記式(51−a)で表される構造単位と下記式(51−a)で表される構造単位以外の構造単位とを含んでいてもよい。
上記式(51−a)中、R52及びR53はそれぞれ、珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す。R52及びR53はそれぞれ、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表すことが好ましい。
封止剤の硬化性を高め、更に硬化した封止剤の耐熱性をより一層高める観点からは、上記式(51)及び上記式(51A)中の全構造単位100モル%中、(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位であって、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位(上記式(51−a)で表される構造単位)の割合は、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下である。
上記第2のオルガノポリシロキサンにおける下記式(X51)より求められるアリール基の含有比率は30モル%以上、70モル%以下である。このアリール基の含有比率が30モル%以上、70モル%以下であると、封止剤の耐熱性が高くなり、光半導体装置から取り出される光の明るさが高くなる。また、アリール基の含有比率が30モル%以上であると、封止剤のガスバリア性が高くなる。アリール基の含有比率が70モル%以下であると、封止剤の剥離が生じ難くなる。耐熱性がより一層高く、光半導体装置から取り出される光の明るさがより一層高い封止剤を得る観点からは、アリール基の含有比率は、より好ましくは35モル%以上、より好ましくは65モル%以下である。
アリール基の含有比率(モル%)=(平均組成式が上記式(51)又は上記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンの1分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量/平均組成式が上記式(51)又は上記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンの数平均分子量)×100 ・・・式(X51)
上記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンにおいて、(R54R55SiO2/2)で表される構造単位(以下、二官能構造単位ともいう)は、下記式(51−2)で表される構造、すなわち、二官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシ基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
(R54R55SiXO1/2) ・・・式(51−2)
(R54R55SiO2/2)で表される構造単位は、下記式(51−b)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式(51−2−b)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、R54及びR55で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、(R54R55SiO2/2)で表される構造単位に含まれる。
上記式(51−2)及び(51−2−b)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(51−b)、(51−2)及び(51−2−b)中のR54及びR55は、上記式(51)中のR54及びR55と同様の基である。
上記式(51)及び上記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンにおいて、(R56SiO3/2)で表される構造単位(以下、三官能構造単位ともいう)は、下記式(51−3)又は(51−4)で表される構造、すなわち、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の2つがそれぞれヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の1つがヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
(R56SiX2O1/2) ・・・式(51−3)
(R56SiXO2/2) ・・・式(51−4)
(R56SiXO2/2) ・・・式(51−4)
(R56SiO3/2)で表される構造単位は、下記式(51−c)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式(51−3−c)又は(51−4−c)で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、R56で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、(R56SiO3/2)で表される構造単位に含まれる。
上記式(51−3)、(51−3−c)、(51−4)及び(51−4−c)中、Xは、OH又はORを表し、ORは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。上記式(51−c)、(51−3)、(51−3−c)、(51−4)及び(51−4−c)中のR56は、上記式(51)及び上記式(51A)中のR56と同様の基である。
上記式(51−b)及び(51−c)、式(51−2)〜(51−4)、並びに式(51−2−b)、(51−3−c)、(51−4−c)において、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜4のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基及びt−ブトキシ基が挙げられる。
上記式(51)中、p/(p+q+r)の下限は0.05、上限は0.50である。p/(p+q+r)が上記上限を満たすと、封止剤の耐熱性をより一層高めることができ、かつ封止剤の剥離をより一層抑制できる。上記式(51)中、p/(p+q+r)の好ましい下限は0.10、より好ましい下限は0.15、より好ましい上限は0.45である。
上記式(51)中、q/(p+q+r)の下限は0、上限は0.15である。q/(p+q+r)が上記上限を満たすと、封止剤の硬化性、保存安定性及び耐熱性が高くなる。封止剤の硬化性、保存安定性及び耐熱性をより一層高める観点からは、上記式(51)中、q/(p+q+r)の好ましい上限は0.10、より好ましい上限は0.05以下である。なお、qが0であり、q/(p+q+r)が0である場合、上記式(51)中、(R54R55SiO2/2)の構造単位は存在しない。
上記式(51)中、r/(p+q+r)の下限は0.20、上限は0.80である。r/(p+q+r)が上記下限を満たすと、封止剤の硬度が上がり、傷及びゴミの付着を防止でき、封止剤の耐熱性が高くなり、高温環境下で封止剤の硬化物の厚みが減少し難くなる。r/(p+q+r)が上記上限を満たすと、封止剤としての適正な粘度を維持することが容易であり、密着性をより一層高めることができる。
また、上述したように、上記第2のオルガノポリシロキサンは、上記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
上記式(51A)中、p/(p+r)の下限は0.20、上限は0.50である。p/(p+r)が上記下限以上及び上記上限以下であると、封止剤の硬化性及び保存安定性、並びに硬化した封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記式(51A)中、r/(p+r)の下限は0.50、上限は0.80である。r/(p+r)が上記下限以上及び上記上限以下であると、封止剤の硬化性及び保存安定性、並びに硬化した封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記第2のオルガノポリシロキサンについて、テトラメチルシラン(以下、TMS)を基準に29Si−核磁気共鳴分析(以下、NMR)を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式(51)及び上記式(51A)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位に相当するピークは+10〜−5ppm付近に現れ、上記式(51)中の(R54R55SiO2/2)及び上記式(51−2)の二官能構造単位に相当する各ピークは−10〜−50ppm付近に現れ、上記式(51)及び上記式(51A)中の(R56SiO3/2)、並びに上記式(51−3)及び(51−4)の三官能構造単位に相当する各ピークは−50〜−80ppm付近に現れる。
従って、29Si−NMRを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式(51)及び上記式(51A)中の各構造単位の比率を測定できる。
但し、上記TMSを基準にした29Si−NMRの測定で上記式(51)及び上記式(51A)中の構造単位の見分けがつかない場合は、29Si−NMRの測定結果だけではなく、1H−NMRの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式(51)及び上記式(51A)中の各構造単位の比率を見分けることができる。
上記第1のオルガノポリシロキサン100重量部に対して、上記第2のオルガノポリシロキサンの含有量は10重量部以上、400重量部以下であることが好ましい。第1,第2のオルガノポリシロキサンの含有量がこの範囲内であると、封止剤の硬化性及び保存安定性がより一層高くなり、更に耐熱性により一層優れた封止剤を得ることができる。硬化性、保存安定性及び耐熱性にさらに一層優れた封止剤を得る観点からは、上記第1のオルガノポリシロキサン100重量部に対して、上記第2のオルガノポリシロキサンの含有量のより好ましい下限は30重量部、更に好ましい下限は50重量部、より好ましい上限は300重量部、更に好ましい上限は200重量部である。
(第1,第2のオルガノポリシロキサンの他の性質及びその合成方法)
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンのアルコキシ基の含有量は、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1モル%以上、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下である。アルコキシ基の含有量が上記下限以上であると、封止剤の密着性が高くなる。アルコキシ基の含有量が上記上限以下であると、第1,第2のオルガノポリシロキサン及び封止剤の保存安定性が高くなり、封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンのアルコキシ基の含有量は、好ましくは0.5モル%以上、より好ましくは1モル%以上、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下である。アルコキシ基の含有量が上記下限以上であると、封止剤の密着性が高くなる。アルコキシ基の含有量が上記上限以下であると、第1,第2のオルガノポリシロキサン及び封止剤の保存安定性が高くなり、封止剤の耐熱性がより一層高くなる。
上記アルコキシ基の含有量は、第1,第2のオルガノポリシロキサンの平均組成式中に含まれるアルコキシ基の量を意味する。
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンはシラノール基を含有しないほうが好ましい。第1,第2のオルガノポリシロキサンがシラノール基を含有しないと、第1,第2のオルガノポリシロキサン及び封止剤の貯蔵安定性が高くなる。上記シラノール基は、真空下での加熱により減少させることができる。シラノール基の含有量は、赤外分光法を用いて測定できる。
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンの数平均分子量(Mn)の好ましい下限は500、より好ましい下限は800、更に好ましい下限は1000、好ましい上限は50000、より好ましい上限は15000である。数平均分子量が上記好ましい下限を満たすと、熱硬化時に揮発成分が少なくなり、高温環境下で封止剤の硬化物の厚みが減少しにくくなる。数平均分子量が上記好ましい上限を満たすと、粘度調節が容易である。
上記数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレンを標準物質して求めた値である。上記数平均分子量(Mn)は、Waters社製の測定装置(カラム:昭和電工社製 Shodex GPC LF−804(長さ300mm)を2本、測定温度:40℃、流速:1mL/分、溶媒:テトラヒドロフラン、標準物質:ポリスチレン)を用いて測定された値を意味する。
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンを合成する方法としては特に限定されず、アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法、クロロシラン化合物を加水分解し縮合させる方法が挙げられる。なかでも、反応の制御の観点からアルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法が好ましい。
アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法としては、例えば、アルコキシシラン化合物を、水と酸性触媒又は塩基性触媒との存在下で反応させる方法が挙げられる。また、ジシロキサン化合物を加水分解して用いてもよい。
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンにアリール基を導入するための有機珪素化合物としては、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチル(フェニル)ジメトキシシラン、及びフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
上記第1のオルガノポリシロキサンにアルケニル基を導入するための有機珪素化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、メトキシジメチルビニルシラン、ビニルジメチルエトキシシラン及び1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
上記第2のオルガノポリシロキサンに珪素原子に結合した水素原子を導入するための有機珪素化合物としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、及び1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
上記第1,第2のオルガノポリシロキサンを得るために用いることができる他の有機珪素化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、イソプロピル(メチル)ジメトキシシラン、シクロヘキシル(メチル)ジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン及びオクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
上記酸性触媒としては、例えば、無機酸、有機酸、無機酸の酸無水物及びその誘導体、並びに有機酸の酸無水物及びその誘導体が挙げられる。
上記無機酸としては、例えば、塩酸、リン酸、ホウ酸及び炭酸が挙げられる。上記有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸及びオレイン酸が挙げられる。
上記塩基性触媒としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド及びアルカリ金属のシラノール化合物が挙げられる。
上記アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。上記アルカリ金属のアルコキシドとしては、例えば、ナトリウム−t−ブトキシド、カリウム−t−ブトキシド及びセシウム−t−ブトキシドが挙げられる。
上記アルカリ金属のシラノール化合物としては、例えば、ナトリウムシラノレート化合物、カリウムシラノレート化合物及びセシウムシラノレート化合物が挙げられる。なかでも、カリウム系触媒又はセシウム系触媒が好適である。
(ヒドロシリル化反応用触媒)
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれているヒドロシリル化反応用触媒は、上記第1のオルガノポリシロキサン中のアルケニル基と、上記第2のオルガノポリシロキサン中の珪素原子に結合した水素原子とをヒドロシリル化反応させる触媒である。
本発明に係る光半導体装置用封止剤に含まれているヒドロシリル化反応用触媒は、上記第1のオルガノポリシロキサン中のアルケニル基と、上記第2のオルガノポリシロキサン中の珪素原子に結合した水素原子とをヒドロシリル化反応させる触媒である。
上記ヒドロシリル化反応用触媒として、ヒドロシリル化反応を進行させる各種の触媒を用いることができる。上記ヒドロシリル化反応用触媒は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記ヒドロシリル化反応用触媒としては、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒及びパラジウム系触媒等が挙げられる。封止剤の透明性を高くすることができるため、白金系触媒が好ましい。
上記白金系触媒としては、白金粉末、塩化白金酸、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体及び白金−カルボニル錯体が挙げられる。特に、白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体が好ましい。
上記白金−アルケニルシロキサン錯体におけるアルケニルシロキサンとしては、例えば、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、及び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等が挙げられる。上記白金−オレフィン錯体におけるオレフィンとしては、例えば、アリルエーテル及び1,6−ヘプタジエン等が挙げられる。
上記白金−アルケニルシロキサン錯体及び白金−オレフィン錯体の安定性を向上させることができるため、上記白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体に、アルケニルシロキサン、オルガノシロキサンオリゴマー、アリルエーテル又はオレフィンを添加することが好ましい。上記アルケニルシロキサンは、好ましくは1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンである。上記オルガノシロキサンオリゴマーは、好ましくはジメチルシロキサンオリゴマーである。上記オレフィンは、好ましくは1,6−ヘプタジエンである。
高温下又は高湿下での過酷な環境で通電した状態で使用された際の光度の低下をより一層抑制し、かつ封止剤の変色をより一層抑制する観点からは、上記ヒドロシリル化反応用触媒は、白金のアルケニル錯体であることが好ましい。高温下又は高湿下での過酷な環境で通電した状態で使用された際の光度の低下をさらに一層抑制し、かつ封止剤の変色をさらに一層抑制する観点からは、上記白金のアルケニル錯体は、塩化白金酸6水和物と、6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物とを反応させることにより得られる白金のアルケニル錯体であることが好ましい。この場合に、白金のアルケニル錯体は、塩化白金酸6水和物と、6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物との反応物である。また、上記白金のアルケニル錯体の使用により、封止剤の透明性を高くすることもできる。上記白金のアルケニル錯体は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記白金のアルケニル錯体を得るための白金原料として、上記塩化白金酸6水和物(H2PtCl6・6H2O)を用いることが好ましい。
上記白金のアルケニルを得るための上記6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物としては、例えば、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジフェニル−1,3−ジビニルジシロキサン及び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等が挙げられる。
上記6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物における「当量」に関しては、上記塩化白金酸6水和物1モルに対して上記2官能以上のアルケニル化合物が1モルである重量を1当量とする。上記6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物は、50当量以下であることが好ましい。
上記白金のアルケニル錯体を得るために用いられる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール及び1−ブタノール等のアルコール系溶媒が挙げられる。トルエン及びキシレン等の芳香族系溶媒を用いてもよい。上記溶媒は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記白金のアルケニル錯体を得るために、上記成分に加えて単官能のビニル化合物を用いてもよい。上記単官能のビニル化合物としては、例えば、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン及びビニルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
塩化白金酸6水和物と、6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物との反応物に関して、白金元素と6当量以上の2官能以上であるアルケニル化合物とは、共有結合していたり、配位していたり、又は共有結合しかつ配位していたりする。
封止剤中で、上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、金属原子(白金のアルケニル錯体の場合には白金原子)の重量単位で0.01ppm以上、1000ppm以下であることが好ましい。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が0.01ppm以上であると、封止剤を十分に硬化させることが容易である。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が1000ppm以下であると、硬化物の着色の問題が生じ難い。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、より好ましくは1ppm以上、より好ましくは500ppm以下である。
(酸化珪素粒子)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、酸化珪素粒子を含むことが好ましい。この酸化珪素粒子の使用により、封止剤の硬化物の耐熱性及び耐光性を損なうことなく、硬化前の封止剤の粘度を適当な範囲に調整できる。従って、封止剤の取り扱い性を高めることができる。また、上記酸化珪素粒子は、有機珪素化合物により表面処理されていることが好ましい。この表面処理により、酸化珪素粒子の分散性が非常に高くなり、硬化前の封止剤の温度上昇による粘度の低下をより一層抑制できる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、酸化珪素粒子を含むことが好ましい。この酸化珪素粒子の使用により、封止剤の硬化物の耐熱性及び耐光性を損なうことなく、硬化前の封止剤の粘度を適当な範囲に調整できる。従って、封止剤の取り扱い性を高めることができる。また、上記酸化珪素粒子は、有機珪素化合物により表面処理されていることが好ましい。この表面処理により、酸化珪素粒子の分散性が非常に高くなり、硬化前の封止剤の温度上昇による粘度の低下をより一層抑制できる。
上記酸化珪素粒子の一次粒子径は、好ましくは5nm以上、より好ましくは8nm以上、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下である。上記酸化珪素粒子の一次粒子径が上記下限以上であると、酸化珪素粒子の分散性がより一層高くなり、封止剤の硬化物の透明性がより一層高くなる。上記酸化珪素粒子の一次粒子径が上記上限以下であると、25℃における粘度の上昇効果を充分に得ることができ、かつ温度上昇における粘度の低下を抑制できる。
上記酸化珪素粒子の一次粒子径は、以下のようにして測定される。光半導体装置用封止剤の硬化物を透過型電子顕微鏡(商品名「JEM−2100」、日本電子社製)を用いて観察する。視野中の100個の酸化珪素粒子の一次粒子の大きさをそれぞれ測定し、測定値の平均値を一次粒子径とする。上記一次粒子径は、上記酸化珪素粒子が球形である場合には酸化珪素粒子の直径の平均値を意味し、非球形である場合には酸化珪素粒子の長径の平均値を意味する。
上記酸化珪素粒子のBET比表面積は、好ましくは30m2/g以上、好まししくは400m2/g以下である。上記酸化珪素粒子のBET比表面積が30m2/g以上であると、封止剤の25℃における粘度を好適な範囲に制御でき、温度上昇における粘度の低下を抑制できる。上記酸化珪素粒子のBET比表面積が400m2/g以下であると、酸化珪素粒子の凝集が生じ難くなり、分散性を高くすることができ、更に封止剤の硬化物の透明性をより一層高くすることができる。
上記酸化珪素粒子としては特に限定されず、例えば、フュームドシリカ、溶融シリカ等の乾式法で製造されたシリカ、並びにコロイダルシリカ、ゾルゲルシリカ、沈殿シリカ等の湿式法で製造されたシリカ等が挙げられる。なかでも、揮発成分が少なく、かつ透明性がより一層高い封止剤を得る観点からは、上記酸化珪素粒子として、フュームドシリカが好適に用いられる。
上記フュームドシリカとしては、例えば、Aerosil 50(比表面積:50m2/g)、Aerosil 90(比表面積:90m2/g)、Aerosil 130(比表面積:130m2/g)、Aerosil 200(比表面積:200m2/g)、Aerosil 300(比表面積:300m2/g)、及びAerosil 380(比表面積:380m2/g)(いずれも日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記有機珪素化合物としては特に限定されず、例えば、アルキル基を有するシラン系化合物、ジメチルシロキサン等のシロキサン骨格を有する珪素系化合物、アミノ基を有する珪素系化合物、(メタ)アクリロイル基を有する珪素系化合物、及びエポキシ基を有する珪素系化合物等が挙げられる。上記「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基とメタクリロイル基とを意味する。
酸化珪素粒子の分散性をさらに一層高める観点からは、上記有機珪素化合物は、ジメチルシリル基を有する有機珪素化合物、トリメチルシリル基を有する有機珪素化合物及びポリジメチルシロキサン基を有する有機珪素化合物からなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。
有機珪素化合物による表面処理する方法の一例として、ジメチルシリル基を有する有機珪素化合物又はトリメチルシリル基を有する有機珪素化合物を用いる場合には、例えば、ジクロロジメチルシラン、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルクロライド及びトリメチルメトキシシラン等を用いて、酸化珪素粒子を表面処理する方法が挙げられる。ポリジメチルシロキサン基を有する有機珪素化合物を用いる場合には、ポリジメチルシロキサン基の末端にシラノール基を有する化合物及び環状シロキサン等を用いて、酸化珪素粒子を表面処理する方法が挙げられる。
上記ジメチルシリル基を有する有機珪素化合物により表面処理された酸化珪素粒子の市販品としては、R974(比表面積:170m2/g)、及びR964(比表面積:250m2/g)(いずれも日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記トリメチルシリル基を有する有機珪素化合物により表面処理された酸化珪素粒子の市販品としては、RX200(比表面積:140m2/g)、及びR8200(比表面積:140m2/g)(いずれも日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記ポリジメチルシロキサン基を有する有機珪素化合物により表面処理された酸化珪素粒子の市販品としては、RY200(比表面積:120m2/g)(日本アエロジル社製)等が挙げられる。
上記有機珪素化合物により酸化珪素粒子を表面処理する方法は特に限定されない。この方法としては、例えば、ミキサー中に酸化珪素粒子を添加し、攪拌しながら有機珪素化合物を添加する乾式法、酸化珪素粒子のスラリー中に有機珪素化合物を添加するスラリー法、並びに、酸化珪素粒子の乾燥後に有機珪素化合物をスプレー付与するスプレー法などの直接処理法等が挙げられる。上記乾式法で用いられるミキサーとしては、ヘンシェルミキサー及びV型ミキサー等が挙げられる。上記乾式法では、有機珪素化合物は、直接、又は、アルコール水溶液、有機溶媒溶液若しくは水溶液として添加される。
上記有機珪素化合物により表面処理されている酸化珪素粒子を得るために、光半導体装置用封止剤を調製する際に、酸化珪素粒子と上記第1,第2のオルガノポリシロキサン等のマトリクス樹脂との混合時に、有機珪素化合物を直接添加するインテグレルブレンド法等を用いてもよい。
上記第1のオルガノポリシロキサンと上記第2のオルガノポリシロキサンとの合計100重量部に対して、上記酸化珪素粒子の含有量は、0.1重量部以上、40重量部以下であることが好ましい。上記第1のオルガノポリシロキサンと上記第2のオルガノポリシロキサンとの合計100重量部に対して、上記酸化珪素粒子の含有量は、より好ましくは0.5重量部以上、更に好ましくは1重量部以上、より好ましくは35重量部以下、更に好ましくは20重量部以下である。上記酸化珪素粒子の含有量が上記下限以上であると、硬化時の粘度低下を抑制することが可能になる。上記酸化珪素粒子の含有量が上記上限以下であると、封止剤の粘度をより一層適正な範囲に制御でき、かつ封止剤の透明性をより一層高めることができる。
(蛍光体)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、蛍光体をさらに含んでいてもよい。上記蛍光体は、光半導体装置用封止剤を用いて封止する発光素子が発する光を吸収し、蛍光を発生することによって、最終的に所望の色の光を得ることができるように作用する。上記蛍光体は、発光素子が発する光によって励起され、蛍光を発し、発光素子が発する光と蛍光体が発する蛍光との組み合わせによって、所望の色の光を得ることができる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、蛍光体をさらに含んでいてもよい。上記蛍光体は、光半導体装置用封止剤を用いて封止する発光素子が発する光を吸収し、蛍光を発生することによって、最終的に所望の色の光を得ることができるように作用する。上記蛍光体は、発光素子が発する光によって励起され、蛍光を発し、発光素子が発する光と蛍光体が発する蛍光との組み合わせによって、所望の色の光を得ることができる。
例えば、発光素子として紫外線LEDチップを使用して最終的に白色光を得ることを目的とする場合には、青色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。発光素子として青色LEDチップを使用して最終的に白色光を得ることを目的とする場合には、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を組み合わせて用いるか、又は、黄色蛍光体を用いることが好ましい。上記蛍光体は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記青色蛍光体としては特に限定されず、例えば、(Sr、Ca、Ba、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba、Sr)MgAl10O17:Eu、(Sr、Ba)3MgSi2O8:Eu等が挙げられる。
上記赤色蛍光体としては特に限定されず、例えば、(Sr、Ca)S:Eu、(Ca、Sr)2Si5N8:Eu、CaSiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、LiW2O8:(Eu、Sm)、(Sr、Ca、Bs、Mg)10(PO4)8Cl2:(Eu、Mn)、Ba3MgSi2O8:(Eu、Mn)等が挙げられる。
上記緑色蛍光体としては特に限定されず、例えば、Y3(Al、Ga)5O12:Ce、SrGa2S4:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、SrSiON:Eu、ZnS:(Cu、Al)、BaMgAl10O17(Eu、Mn)、SrAl2O4:Eu等が挙げられる。
上記黄色蛍光体としては特に限定されず、例えば、Y3Al5O12:Ce、(Y、Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、CaGa2S4:Eu、Sr2SiO4:Eu等が挙げられる。
さらに、上記蛍光体としては、有機蛍光体であるペリレン系化合物等が挙げられる。
所望の色の光を得るように、上記蛍光体の含有量は適宜調整でき、特に限定されない。本発明に係る光半導体装置用封止剤100重量部に対して、上記蛍光体の含有量は、0.1重量部以上、40重量部以下であることが好ましい。光半導体装置用封止剤の蛍光体を除く全成分100重量部に対して、上記蛍光体の含有量は0.1重量部以上、40重量部以下であることが好ましい。
(カップリング剤)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含有してもよい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含有してもよい。
上記カップリング剤としては特に限定されず、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(他の成分)
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、消泡剤、着色剤、変性剤、レベリング剤、光拡散剤、熱伝導性フィラー又は難燃剤等の添加剤をさらに含有してもよい。
本発明に係る光半導体装置用封止剤は、必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、消泡剤、着色剤、変性剤、レベリング剤、光拡散剤、熱伝導性フィラー又は難燃剤等の添加剤をさらに含有してもよい。
なお、上記第1のオルガノポリシロキサンと、上記第2のオルガノポリシロキサンと、上記ヒドロシリル化反応用触媒とは、これらを1種又は2種以上含む液を別々に調製しておき、使用直前に複数の液を混合して、本発明に係る光半導体装置用封止剤を調製してもよい。例えば、上記第1のオルガノポリシロキサン及びヒドロシリル化反応用触媒を含むA液と、第2のオルガノポリシロキサンを含むB液とを別々に調製しておき、使用直前にA液とB液を混合して、本発明に係る光半導体装置用封止剤を調製してもよい。この場合に、酸化珪素粒子及び蛍光体はそれぞれ、A液に添加してもよく、B液に添加してもよい。また、このように上記第1のオルガノポリシロキサン及び上記ヒドロシリル化反応用触媒と上記第2のオルガノポリシロキサンとを別々に、第1の液と第2の液との2液にすることによって、封止剤の保存安定性を向上させることができる。
(光半導体装置用封止剤の詳細及び用途)
本発明に係る光半導体装置用封止剤の硬化温度は特に限定されない。光半導体装置用封止剤の硬化温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、好ましくは180℃以下、より好ましくは150℃以下である。硬化温度が上記下限以上であると、封止剤の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記上限以下であると、パッケージの熱劣化が起こり難い。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の硬化温度は特に限定されない。光半導体装置用封止剤の硬化温度は、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、好ましくは180℃以下、より好ましくは150℃以下である。硬化温度が上記下限以上であると、封止剤の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記上限以下であると、パッケージの熱劣化が起こり難い。
硬化方式は特に限定されないが、ステップキュア方式を用いることが好ましい。ステップキュア方式は、一旦低温で仮硬化させておき、その後に高温で硬化させる方法である。ステップキュア方式の使用により、封止剤の硬化収縮を抑えることができる。
本発明に係る光半導体装置用封止剤の製造方法としては特に限定されず、例えば、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリウムミキサー、ニーダー、三本ロール又はビーズミル等の混合機を用いて、常温又は加温下で、上記第1のオルガノポリシロキサン、上記第2のオルガノポリシロキサン、上記ヒドロシリル化反応用触媒、及び必要に応じて配合される他の成分を混合する方法等が挙げられる。
上記発光素子としては、半導体を用いた発光素子であれば特に限定されず、例えば、上記発光素子が発光ダイオードである場合、例えば、基板上にLED形式用半導体材料を積層した構造が挙げられる。この場合、半導体材料としては、例えば、GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlN、及びSiC等が挙げられる。
上記基板の材料としては、例えば、サファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO、及びGaN単結晶等が挙げられる。また、必要に応じ基板と半導体材料との間にバッファー層が形成されていてもよい。上記バッファー層の材料としては、例えば、GaN及びAlN等が挙げられる。
本発明に係る光半導体装置としては、具体的には、例えば、発光ダイオード装置、半導体レーザー装置及びフォトカプラ等が挙げられる。このような光半導体装置は、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライト、照明、各種センサー、プリンター及びコピー機等の光源、車両用計測器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト並びにスイッチング素子等に好適に用いることができる。
本発明に係る光半導体装置では、本発明に係る光半導体装置用封止剤により、光半導体により形成された発光素子が封止されている。本発明に係る光半導体装置では、LEDなどの光半導体により形成された発光素子を封止するように、光半導体装置用封止剤の硬化物が配置されている。このため、発光素子を封止している光半導体装置用封止剤の硬化物にクラックが生じ難く、パッケージからの剥離が生じ難く、かつ光透過性、耐熱性、耐候性及びガスバリア性を高めることができる。
(光半導体装置の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
図1は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
本実施形態の光半導体装置1は、ハウジング2を有する。ハウジング2内にLEDからなる光半導体素子3が実装されている。この光半導体素子3の周囲を、ハウジング2の光反射性を有する内面2aが取り囲んでいる。本実施形態では、光半導体により形成された発光素子として、光半導体素子3が用いられている。
内面2aは、内面2aの径が開口端に向かうにつれて大きくなるように形成されている。従って、光半導体素子3から発せられた光のうち、内面2aに到達した光が内面2aにより反射され、光半導体素子3の前方側に進行する。光半導体素子3を封止するように、内面2aで囲まれた領域内には、光半導体装置用封止剤4が充填されている。
なお、図1に示す構造は、本発明に係る光半導体装置の一例にすぎず、光半導体装置の実装構造等は適宜変形され得る。
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
(合成例1)第1のオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン56g、ジメチルジメトキシシラン122g、及びジフェニルジメトキシシラン366gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水114gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン56g、ジメチルジメトキシシラン122g、及びジフェニルジメトキシシラン366gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水114gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(A)を得た。
得られたポリマー(A)の数平均分子量(Mn)は1700であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(A)は、下記の平均組成式(A1)を有していた。
(ViMe2SiO1/2)0.07(Me2SiO2/2)0.45(Ph2SiO2/2)0.48 …式(A1)
上記式(A1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(A)のフェニル基の含有比率は52モル%であった。
なお、合成例1及び合成例2〜7で得られた各ポリマーの分子量は、10mgにテトラヒドロフラン1mLを加え、溶解するまで攪拌し、GPC測定により測定した。GPC測定では、Waters社製の測定装置(カラム:昭和電工社製 Shodex GPC LF−804(長さ300mm)×2本、測定温度:40℃、流速:1mL/min、溶媒:テトラヒドロフラン、標準物質:ポリスチレン)を用いた。
(合成例2)第1のオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン88g、ジメチルジメトキシシラン102g、及びジフェニルジメトキシシラン366gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水114gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(B)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン88g、ジメチルジメトキシシラン102g、及びジフェニルジメトキシシラン366gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水114gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(B)を得た。
得られたポリマー(B)の数平均分子量(Mn)は1400であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(B)は、下記の平均組成式(B1)を有していた。
(ViMe2SiO1/2)0.12(Me2SiO2/2)0.40(Ph2SiO2/2)0.48 …式(B1)
上記式(B1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(B)のフェニル基の含有比率は50モル%であった。
(合成例3)第1のオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン102g、ジメチルジメトキシシラン86g、及びジフェニルジメトキシシラン366gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水114gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(C)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン102g、ジメチルジメトキシシラン86g、及びジフェニルジメトキシシラン366gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム0.8gを水114gに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸0.9gを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー(C)を得た。
得られたポリマー(C)の数平均分子量(Mn)は1100であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(C)は、下記の平均組成式(C1)を有していた。
(ViMe2SiO1/2)0.22(Me2SiO2/2)0.30(Ph2SiO2/2)0.48 …式(C1)
上記式(C1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(C)のフェニル基の含有比率は50モル%であった。
(合成例4)第2のオルガノポリシロキサンに類似したオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン16g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン50g、ジメチルジメトキシシラン36g、ジフェニルジメトキシシラン183g、フェニルトリメトキシシラン149g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水104gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(D)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン16g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン50g、ジメチルジメトキシシラン36g、ジフェニルジメトキシシラン183g、フェニルトリメトキシシラン149g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水104gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(D)を得た。
得られたポリマー(D)の数平均分子量(Mn)は1000であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(D)は、下記の平均組成式(D1)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.05(HMe2SiO1/2)0.23(Me2SiO2/2)0.09(Ph2SiO2/2)0.26(PhSiO3/2)0.27(ViSiO3/2)0.10 …式(D1)
上記式(D1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(D)のフェニル基の含有比率は51モル%であった。
(合成例5)第2のオルガノポリシロキサンに類似したオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン31g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン40g、ジフェニルジメトキシシラン110g、フェニルトリメトキシシラン268g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水116gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(E)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン31g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン40g、ジフェニルジメトキシシラン110g、フェニルトリメトキシシラン268g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水116gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(E)を得た。
得られたポリマー(E)の数平均分子量(Mn)は1100であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(E)は、下記の平均組成式(E1)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.09(HMe2SiO1/2)0.19(Ph2SiO2/2)0.16(PhSiO3/2)0.46(ViSiO3/2)0.10 …式(E1)
上記式(E1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(E)のフェニル基の含有比率は51モル%であった。
(合成例6)第2のオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン31g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン40g、ジフェニルジメトキシシラン77g、フェニルトリメトキシシラン328g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水116gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(F)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン31g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン40g、ジフェニルジメトキシシラン77g、フェニルトリメトキシシラン328g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水116gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(F)を得た。
得られたポリマー(F)の数平均分子量(Mn)は1000であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(F)は、下記の平均組成式(F1)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.10(HMe2SiO1/2)0.19(Ph2SiO2/2)0.08(PhSiO3/2)0.53(ViSiO3/2)0.10 …式(F1)
上記式(F1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(F)のフェニル基の含有比率は48モル%であった。
(合成例7)第2のオルガノポリシロキサンの合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン31g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン40g、フェニルトリメトキシシラン399g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水116gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(G)を得た。
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた1000mLのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン31g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン40g、フェニルトリメトキシシラン399g、及びビニルトリメトキシシラン45gを入れ、50℃で攪拌した。その中に、塩酸1.4gと水116gの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に50℃で6時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン150gと酢酸エチル150gとを添加し、イオン交換水300gで10回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー(G)を得た。
得られたポリマー(G)の数平均分子量(Mn)は1000であった。29Si−NMRより化学構造を同定した結果、ポリマー(G)は、下記の平均組成式(G1)を有していた。
(Me3SiO1/2)0.10(HMe2SiO1/2)0.20(PhSiO3/2)0.60(ViSiO3/2)0.10 …式(G1)
上記式(G1)中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Viはビニル基を示す。得られたポリマー(G)のフェニル基の含有比率は43モル%であった。
(実施例1)
ポリマーA(10g)、ポリマーF(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーA(10g)、ポリマーF(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例2)
ポリマーA(10g)、ポリマーG(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーA(10g)、ポリマーG(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例3)
ポリマーB(10g)、ポリマーF(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーB(10g)、ポリマーF(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例4)
ポリマーB(10g)、ポリマーG(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーB(10g)、ポリマーG(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例5)
ポリマーC(10g)、ポリマーF(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーC(10g)、ポリマーF(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(実施例6)
ポリマーC(10g)、ポリマーG(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーC(10g)、ポリマーG(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例1)
ポリマーA(10g)、ポリマーD(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーA(10g)、ポリマーD(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例2)
ポリマーA(10g)、ポリマーE(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーA(10g)、ポリマーE(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例3)
ポリマーB(10g)、ポリマーD(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーB(10g)、ポリマーD(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例4)
ポリマーB(10g)、ポリマーE(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーB(10g)、ポリマーE(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例5)
ポリマーC(10g)、ポリマーD(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーC(10g)、ポリマーD(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(比較例6)
ポリマーC(10g)、ポリマーE(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
ポリマーC(10g)、ポリマーE(10g)、及び白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体(封止剤全体に対して白金金属が重量単位で10ppmとなる量)を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用封止剤を得た。
(硬化速度の測定)
初期の硬化速度:
硬化前の実施例及び比較例の光半導体装置用封止剤を80℃のオーブンに入れ、ゲル化するまでの時間を測定した。
初期の硬化速度:
硬化前の実施例及び比較例の光半導体装置用封止剤を80℃のオーブンに入れ、ゲル化するまでの時間を測定した。
1ヶ月保管後の硬化速度:
実施例及び比較例で用いた第1のオルガノポリシロキサンと実施例及び比較例で用いた白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体とを実施例及び比較例の各配合量で混合したA液と、実施例及び比較例で用いた第2のオルガノポリシロキサンを実施例及び比較例の各配合量で配合したB液とを用意した。
実施例及び比較例で用いた第1のオルガノポリシロキサンと実施例及び比較例で用いた白金の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体とを実施例及び比較例の各配合量で混合したA液と、実施例及び比較例で用いた第2のオルガノポリシロキサンを実施例及び比較例の各配合量で配合したB液とを用意した。
得られたA液とB液とを40℃のオーブンに入れ、1ヶ月保存した。保存後に、A液の全量とB液の全量とを混合して、混合後の光半導体装置用封止剤を得た。得られた混合後の光半導体装置用封止剤を80℃のオーブンに入れ、ゲル化するまでの時間を測定した。
(耐熱試験)
得られた光半導体装置用封止剤を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化した光半導体装置用封止剤の透過率をUV−VIS光度計(日立U−3000)にて測定し、400nmの値を初期の値とした。耐熱試験として、硬化した光半導体装置用封止剤を200℃のオーブンに300時間入れた後、透過率をUV−VIS光度計(日立U−3000)にて測定し、400nmの値の初期値に対しての保持率をパーセンテージで計算した。
得られた光半導体装置用封止剤を150℃で2時間加熱して硬化させた。硬化した光半導体装置用封止剤の透過率をUV−VIS光度計(日立U−3000)にて測定し、400nmの値を初期の値とした。耐熱試験として、硬化した光半導体装置用封止剤を200℃のオーブンに300時間入れた後、透過率をUV−VIS光度計(日立U−3000)にて測定し、400nmの値の初期値に対しての保持率をパーセンテージで計算した。
結果を下記の表1に示す。
1…光半導体装置
2…ハウジング
2a…内面
3…光半導体素子
4…光半導体装置用封止剤
2…ハウジング
2a…内面
3…光半導体素子
4…光半導体装置用封止剤
Claims (10)
- 下記式(1A)で表され、かつアリール基及びアルケニル基を有する第1のオルガノポリシロキサンと、
下記式(51)で表され、かつアリール基及び珪素原子に結合した水素原子を有する第2のオルガノポリシロキサンと、
ヒドロシリル化反応用触媒とを含み、
前記第1のオルガノポリシロキサン及び前記第2のオルガノポリシロキサンにおける下記式(X)より求められるアリール基の含有比率がそれぞれ、30モル%以上、70モル%以下である、光半導体装置用封止剤。
アリール基の含有比率(モル%)=(前記第1のオルガノポリシロキサン又は前記第2のオルガノポリシロキサンの1分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量/前記第1のオルガノポリシロキサン又は前記第2のオルガノポリシロキサンの数平均分子量)×100 ・・・式(X) - 前記第1のオルガノポリシロキサンが、1つの珪素原子に2つのフェニル基が結合したジフェニルシロキサン構造単位を含む、請求項1に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記第1のオルガノポリシロキサンの全シロキサン構造単位100モル%中、1つの珪素原子に2つのフェニル基が結合した前記ジフェニルシロキサン構造単位の割合が20モル%以上である、請求項2に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記式(51)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンが、下記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光半導体装置用封止剤。
- 前記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンが、前記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンであり、
前記式(51A)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含む、請求項5に記載の光半導体装置用封止剤。 - 光半導体素子と、該光半導体素子を封止するように設けられた請求項1〜3のいずれか1項に記載の光半導体装置用封止剤とを備える、光半導体装置。
- 前記式(51)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含む、請求項7に記載の光半導体装置。
- 前記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンが、下記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンである、請求項7に記載の光半導体装置。
- 前記式(51)で表される第2のオルガノポリシロキサンが、前記式(51A)で表される第2のオルガノポリシロキサンであり、
前記式(51A)中の(R51R52R53SiO1/2)で表される構造単位は、R51が珪素原子に結合した水素原子を表し、R52及びR53が珪素原子に結合した水素原子、アリール基又は炭素数1〜8の炭化水素基を表す構造単位を含む、請求項9に記載の光半導体装置。
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