CN101679613A - 光半导体元件用密封剂及光半导体元件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于,提供一种光半导体用密封剂,其在透明性、耐热性、耐光性、密合性方面优异,可以稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的形状,并且可以防止荧光体的沉降。另外,目的还在于,提供一种使用该光半导体用密封剂制成的光半导体元件。本发明提供一种光半导体元件用密封剂,其含有在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂、与上述含环状醚的基团反应的热固化剂、氧化硅微粒,使用E型粘度计得到的25℃的5rpm的粘度为500~1万mpa·s,通过将使用E型粘度计得到的25℃的1rpm的粘度用10rpm粘度除(1rpm的粘度/10rpm的粘度)算出的触变值为1.2~2.5,并且使用平行板型流变仪得到的25℃到固化温度的温度区域的1s-1的最低粘度为100mPa·s以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种光半导体用密封剂,其在透明性、耐热性、耐光性、密合性方面优异,可以稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的形状,并且可以防止荧光体的沉降。另外,还涉及一种使用该光半导体用密封剂制成的光半导体元件。
背景技术
发光二极管(LED)等光半导体元件的发光元件由于一旦与大气直接接触,就会因大气中的水分或浮游的尘埃等使其发光特性迅速地降低,因此通常来说形成由密封剂密封的结构。作为构成此种将发光元件密封的密封剂的树脂,使用双酚型环氧树脂、脂环式环氧树脂等环氧树脂,这是因为其粘接力高,力学的耐久性优异(例如参照专利文献1)。
但是,由环氧系树脂构成的以往的密封剂具有如下的问题,即,对于密封近年来正在大力地研究的高亮度的光半导体元件来说,很难说具有足够的耐热性、耐光性,固化了的密封剂会发生着色。
针对于此,例如为了提高环氧树脂的耐热性研究过添加化合物的做法(例如参照专利文献2),然而无法获得足够的耐热性。
另一方面,已知有如下的方法,即,取代环氧树脂,而将对从蓝色到紫外区域的短波长的光的透过性高、耐热性或耐光性优异的有机硅树脂用于密封LED的发光元件的密封剂中的方法。
但是,有机硅树脂系密封剂由于具有表面粘附性,因此容易在发光面上附着异物,从而有容易损伤发光面的问题。如果像这样在发光面中引起损伤,则会从该部分起产生裂纹,或因损伤而使亮度明显地降低。
针对于此,研究过使用提高了交联密度的有机硅树脂系密封剂的方法。但是,如果提高交联密度,则表面粘附性就会消失,可以防止异物的附着或发光面的损伤,然而另一方面,机械的强度或粘接性明显地降低,如果反复进行热循环,则会在密封剂中形成裂纹,或引起与外罩材料等的剥离。另外,有机硅树脂由于透湿度高,因此如果长时间使用,就会有发光元件的发光特性降低的情况。此外,有机硅树脂由于光的折射率低,因此在将光半导体的发光元件密封的情况下,会有无法充分地获得光的取出效率的问题。
针对这些问题,还研究过通过将有机硅树脂和环氧树脂并用来弥补各树脂的缺点的方法,然而现实状况是,无法达成充分的性能。
发光元件的利用密封剂的密封例如是利用如下的方法等进行的,即,向配置了发光元件等的模具框架内填充密封剂而将发光元件的周围用密封剂充满,其后使密封剂固化。但是,如果是以往的密封剂,则无法稳定地正确地控制填充到框架内的密封剂的形状,其结果是,导致在将发光元件密封的密封剂的固化物的形状中产生不均。
另外,近年来,研究了光半导体元件在液晶用的背光灯、汽车用的头灯或一般照明等中的应用,此种用途中,通过对蓝色的发光元件使用含有黄色的荧光体的密封剂,就可以获得白色光(例如参照专利文献3或4)。为了提高彩色再现性,还使用含有黄色的荧光体和红色的荧光体的密封剂。像这样通过将发光元件的光与荧光体的荧光组合来获得白色光的尝试正在积极地进行之中。
但是,在使用配合了荧光体的密封剂的情况下,在利用加热使密封剂固化时,密封剂的粘度降低,在密封剂中引起荧光体的沉降,其结果是,导致产生颜色的不均的问题。颜色的不均特别是在照明用途中会成为致命的问题。
就这一点而言也可以如下考虑,即,例如如果将室温下的密封剂的粘度设定得较高,则可以抑制加热时的密封剂的粘度的降低,防止荧光体的沉降。
但是,如果将室温下的密封剂的粘度设定得较高,则由于密封时的密封剂的流动性不足,因此会产生无法令人满意地进行密封、在密封剂的涂刷量中产生不均、在密封中需要很长时间等问题。
专利文献1:日本特开2003-277473号公报
专利文献2:日本特开2003-73452号公报
专利文献3:日本特开2002-314142号公报
专利文献4:日本特开2004-127988号公报
发明内容
本发明鉴于上述现状,目的在于,提供一种光半导体用密封剂,其在透明性、耐热性、耐光性、密合性方面优异,可以稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的形状,并且可以防止荧光体的沉降。另外,目的还在于,提供一种使用该光半导体用密封剂制成的光半导体元件。
本发明提供一种光半导体元件用密封剂,其特征在于,含有在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂、与上述含环状醚的基团反应的热固化剂、氧化硅微粒,使用E型粘度计得到的25℃下5rpm时的粘度为500~1万mpa·s,通过将使用E型粘度计得到的25℃下1rpm时的粘度用10rpm粘度除(1rpm时的粘度/10rpm时的粘度)算出的触变值为1.2~2.5,并且使用平行板型流变仪得到的在自25℃到固化温度的温度区域的1s-1时的最低粘度为100mPa·s以上。
下面,对本发明进行详述。
本发明人等进行了深入研究,结果发现,通过使将光半导体元件的发光元件密封的密封剂含有在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂,就会在透明性、耐热性、耐光性、密合性等各种性能方面优异。
本发明人等进行了进一步深入研究,结果发现,在将光半导体元件的发光元件密封的密封剂满足特定的粘度特性的情况下,可以稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的形状,并且即使在配合了荧光体的情况下也不会在所得的光中产生颜色的不均,从而完成了本发明。
本发明的光半导体用密封剂的使用E型粘度计得到的25℃下5rpm时的粘度的下限为500mPa·s,上限为1万mPa·s。如果使用E型粘度计得到的25℃下5rpm时的粘度小于500mPa·s,则在使用本发明的光半导体元件用密封剂将光半导体元件的发光元件密封时,无法保持密封剂的形状,另外,在密封时会产生垂液的问题,生产效率变得非常差,材料利用率变差。另外,从25℃到固化温度的最低粘度容易变为100mPa·s以下。如果使用E型粘度计得到的25℃下5rpm时的粘度超过1万mPa·s,则在使用本发明的光半导体元件用密封剂将光半导体元件的发光元件密封时,粘度过高而难以密封,无法稳定地控制密封剂的形状,在密封剂的形状中产生不均。使用E型粘度计得到的25℃下5rpm时的粘度的优选的下限为600mPa·s,优选的上限为8000mPa·s,更优选的下限为700mPa·s,更优选的上限为5000mPa·s。
而且,本说明书中,上述粘度是在25℃下使用E型粘度计(东机产业公司制、TV-22型)测定的值。
本发明的光半导体用密封剂的触变值的下限为1.2,上限为2.5。如果触变值小于1.2,则在使用本发明的光半导体用密封剂进行光半导体元件的发光元件的密封时,荧光体就会沉降。如果触变值超过2.5,则在使用本发明的光半导体元件用密封剂将光半导体元件的发光元件密封时,无法稳定地控制密封剂的形状,在密封剂的形状中产生不均。触变值的优选的下限为1.25,优选的上限为2.3,更优选的下限为1.3,更优选的上限为2.0。
本说明书中,所谓“触变值”是指将本发明的光半导体用密封剂的使用E型粘度计得到的25℃下1rpm时的粘度用10rpm粘度除的值(1rpm的粘度/10rpm的粘度)。
本发明的光半导体元件用密封剂的使用平行板型流变仪得到的25℃到固化温度的温度区域的1s-1的最低粘度为100mPa·s以上。如果最低粘度小于100mPa·s,则在利用加热使光半导体元件用密封剂固化时,荧光体就会沉降。如果荧光体沉降,就会产生颜色的不均。最低粘度的优选的下限为150mPa·s,更优选的下限为200mPa·s。
本发明的光半导体元件用密封剂由于具有上述粘度特性,因此可以极为稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的涂刷量。另外,由于在利用加热使本发明的光半导体元件用密封剂固化时,也可以抑制粘度降低,防止荧光体的沉降,因此不会有在颜色中产生不均的情况。所以,本发明的光半导体元件用密封剂可以适用于光半导体元件的发光元件的密封中。
本发明的光半导体用密封剂含有在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂。
本发明的光半导体用密封剂中,作为上述有机硅树脂,只要是在分子内具有1个以上的含环状醚的基团的有机硅树脂,就没有特别限定,然而例如优选含有平均组成式以下述通式(1)表示的树脂成分。
(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d (1)
上述通式(1)中,a、b、c及d分别满足a/(a+b+c+d)=0~0.2、b/(a+b+c+d)=0.3~1.0、c/(a+b+c+d)=0~0.5、d/(a+b+c+d)=0~0.3,R1~R6的至少1个表示含环状醚的基团,上述含环状醚的基团以外的R1~R6表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。
尤其优选含环状醚的基团以外的R1~R6表示甲基或乙基。在表示甲基或乙基的情况下,本发明的光半导体元件用密封剂的粘度的温度依赖性变得缓和,不会有在加热时粘度以必需量以上的程度降低的情况。由此,在使用本发明的光半导体元件用密封剂将发光元件密封时,可以防止荧光体的沉降。其结果是,不会有在所得的光中产生颜色的不均的情况。
对于在像这样含环状醚的基团以外的R1~R6表示甲基或乙基的情况下,可以防止本发明的光半导体元件用密封剂的伴随着加热的粘度的降低的原因,可以认为是因为,如果是甲基或乙基,则分子间的相互作用就被减少,因此就没有由温度上升导致的分子间力的明显的降低,从而可以减少粘度变化。
特别是,如果含环状醚的基团以外的R1~R6为甲基,则可以进一步减少粘度变化,因此更为优选。
通过使上述有机硅树脂含有平均组成式以上述通式(1)表示的树脂成分,本发明的光半导体用密封剂对蓝色到紫外区域的短波长的光的透过性就高,在作为光半导体元件的密封剂使用的情况下,没有由所密封的发光元件的发热或发光造成的变色,耐热性及耐光性优异,并且在将发光二极管等光半导体元件的发光元件密封时,该光半导体元件与外罩材料等的密合性优异。
而且,作为上述平均组成式以上述式(1)表示,不仅是指本发明的光半导体用密封剂仅含有以上述式(1)表示的树脂成分的情况,在作为含有各种结构的树脂成分的混合物的情况下,还指如果取所含有的树脂成分的组成的平均则可以用上述式(1)表示的情况。
上述通式(1)中,R1~R6的至少1个表示含环状醚的基团。
作为上述含环状醚的基团没有特别限定,例如可以举出含有缩水甘油基的基团、含有环氧基环己基的基团、含有氧杂环丁烷的基团等。尤其优选含有缩水甘油基的基团和/或含有环氧基环己基的基团。
而且,本说明书中所说的含环状醚的基团只要是至少在基团的一部分中含有环状醚基即可,例如是指可以含有烷基、烷基醚基等其他的骨架和环状醚基的基团。
作为上述含有缩水甘油基的基团没有特别限定,例如可以举出2,3-环氧基丙基、3,4-环氧基丁基、4,5-环氧基戊基、2-环氧丙氧基乙基、3-环氧丙氧基丙基、4-环氧丙氧基丁基等。
作为上述含环氧基环己基的基团没有特别限定,例如可以举出2-(3,4-环氧基环己基)乙基、3-(3,4-环氧基环己基)丙基等。
上述有机硅树脂的上述含环状醚的基团的含量的优选的下限为0.1摩尔%,优选的上限为50摩尔%。如果上述含环状醚的基团的含量小于0.1摩尔%,则上述有机硅树脂与后述的热固化剂的反应性明显地降低,从而会有本发明的光半导体用密封剂的固化性变得不充分的情况。如果上述含环状醚的基团的含量超过50摩尔%,则不参与上述有机硅树脂与热固化剂的反应的含环状醚的基团增加,从而会有本发明的光半导体用密封剂的耐热性降低的情况。上述含环状醚的基团的含量的更优选的下限为1摩尔%,更优选的上限为40摩尔%,进一步优选的下限为5摩尔%,进一步优选的上限为30摩尔%。
而且,本说明书中所说的上述含环状醚的基团的含量是指,上述有机硅树脂成分的平均组合物中所含的上述含环状醚的基团的量。
以上述通式(1)表示的有机硅树脂中,上述含环状醚的基团以外的R1~R6表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物。
作为上述直链状或支链状的碳数为1~8的烃没有特别限定,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、叔戊基、异己基、环己基、苯基等。
尤其优选能够进一步抑制升温时的粘度降低的甲基、乙基,更优选甲基。
在以上述通式(1)表示的有机硅树脂中,以(R4R5SiO2/2)表示的结构单元(以下也称作二官能结构单元)包括以下述通式(1-2)表示的结构,即,包括与二官能结构单元中的硅原子结合的氧原子的1个构成羟基或烷氧基的结构。
(R4R5SiXO1/2)(1-2)
上述通式(1-2)中,X表示OH或OR,OR表示直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基。
另外,在以上述通式(1)表示的有机硅树脂中,以(R6SiO3/2)表示的结构单元(以下也称作三官能结构单元)包括以下述通式(1-3)或(1-4)表示的结构,即,包括与三官能结构单元中的硅原子结合的氧原子的2个分别构成羟基或烷氧基的结构、或与三官能结构单元中的硅原子结合的氧原子的1个构成羟基或烷氧基的结构。
(R6SiX2O1/2) (1-3)
(R6SiXO2/2) (1-4)
上述通式(1-3)及(1-4)中,X表示OH或OR,OR表示直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基。
另外,在以上述通式(1)表示的有机硅树脂中,以(SiO4/2)表示的结构单元(以下也称作四官能结构单元)包括以下述通式(1-5)、(1-6)或(1-7)表示的结构,即,包括与四官能结构单元中的硅原子结合的氧原子的3个或2个分别构成羟基或烷氧基的结构、或与四官能结构单元中的硅原子结合的氧原子的1个构成羟基或烷氧基的结构。
(SiX3O1/2) (1-5)
(SiX2O2/2) (1-6)
(SiXO3/2) (1-7)
上述通式(1-5)、(1-6)及(1-7)中,X表示OH或OR,OR表示直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基。
上述通式(1-2)~(1-7)中,作为直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基,没有特别限定,例如可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
另外,上述通式(1)中,a是满足a/(a+b+c+d)的下限为0、上限为0.2的关系的数值。如果a/(a+b+c+d)超过0.2,则会有本发明的光半导体用密封剂的耐热性变差的情况。更优选的上限为0.15,进一步优选为0.1。
另外,上述通式(1)中,b是满足b/(a+b+c+d)的下限为0.3、上限为1.0的关系的数值。如果b/(a+b+c+d)小于0.3,则本发明的光半导体用密封剂的固化物就会变得过硬,从而会有产生裂纹等的情况。更优选的下限为0.4,进一步优选为0.5。
另外,上述通式(1)中,c是满足c/(a+b+c+d)的下限为0、上限为0.5的关系的数值。如果c/(a+b+c+d)超过0.5,则会有难以维持作为本发明的光半导体用密封剂的合适的粘度、密合性降低的情况。更优选的上限为0.4,进一步优选为0.3。
另外,上述通式(1)中,d是满足d/(a+b+c+d)的下限为0、上限为0.3的关系的数值。如果d/(a+b+c+d)超过0.3,则会有难以维持作为本发明的光半导体用密封剂的合适的粘度、密合性降低的情况。更优选的上限为0.2,进一步优选为0.1。
对于以上述通式(1)表示的有机硅树脂,如果以四甲基硅烷(以下称作TMS)作为基准进行29Si-核磁共振分析(以下称作NMR),则虽然根据取代基的种类不同可以看到若干的变动,然而相当于上述通式(1)的以(R1R2R3SiO1/2)a表示的结构单元的峰会出现于+10~0ppm附近,相当于上述通式(1)的(R4R5SiO2/2)b及(1-2)的二官能结构单元的各峰会出现于-10~-30ppm附近,相当于上述通式(1)的(R6SiO3/2)c、(1-3)及(1-4)的三官能结构单元的各峰会出现于-50~-70ppm附近,相当于上述通式(1)的(SiO4/2)d、(1-5)、(1-6)及(1-7)的四官能结构单元的各峰会出现于-90~-120ppm附近。
所以,通过测定29Si-NMR,比较各个信号的峰面积,就可以测定通式(1)的比率。
但是,在上述以TMS作为基准的29Si-NMR测定中分辨不出上述通式(1)的官能结构单元等情况下,通过不仅使用29Si-NMR测定结果,还根据需要使用利用1H-NMR或19F-NMR等测定的结果,就可以分辨结构单元的比率。
上述有机硅树脂优选具有R7R8SiO2/2的结构单元、R9SiO3/2的结构单元和/或SiO4/2的结构单元。通过具有R7R8SiO2/2的结构单元、R9SiO3/2的结构单元和/或SiO4/2的结构单元,本发明的光半导体用密封剂就会成为具有更为优异的耐热性的材料,可以防止使用条件下的膜减少等问题。此外,通过使上述有机硅树脂具有此种树脂结构,与氧化硅微粒的相互作用就会变得更强,可以抑制固化时的由升温造成的粘度降低。另外,通过适当地具有SiO4/2的结构单元,就很容易将本发明的光半导体用密封剂的粘度调整为所需的范围,因而优选。而且,在上述有机硅树脂仅含有R7R8SiO2/2的结构单元时,本发明的光半导体用密封剂的耐热性不够充分,另外,三维的交联容易变得不充分,从而会有在固化后引起膜减少的情况。
而且,本说明书中所说的膜减少是指如果暴露于高温状态中则固化物的厚度就会慢慢地减小的现象。
上述R7~R9的至少1个是含环状醚的基团,含环状醚的基团之外的R7~R9表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。作为此种R7~R9,例如可以举出与上述的R4~R6相同的例子。此外,在上述R7R8SiO2/2的结构单元、R9SiO3/2的结构单元以及SiO4/2的结构单元中,包含与以上述通式(1-2)~(1-7)表示的二官能结构单元、三官能结构单元及四官能结构单元相同的结构。
本发明的光半导体用密封剂中,所谓具有R7R8SiO2/2的结构单元、R9SiO3/2的结构单元和/或SiO4/2的结构单元是指,既可以使用在未固化的状态下在1个分子的骨架中具有R7R8SiO2/2的结构单元、R9SiO3/2的结构单元和/或SiO4/2的结构单元的树脂,也可以使用仅具有R7R8SiO2/2的结构单元的树脂、具有R9SiO3/2的结构单元的树脂和/或具有SiO4/2的结构单元的树脂的混合物。尤其优选在树脂的1个分子的骨架中具有R7R8SiO2/2的结构单元及R9SiO3/2的结构单元的树脂。
作为上述在1个分子的骨架中具有R7R8SiO2/2的结构单元和R9SiO3/2的结构单元的树脂,可以使用上述通式(1)中以a=d=0表示的树脂。该情况下,b/(a+b+c+d)的优选的下限为0.5,优选的上限为0.95,更优选的下限为0.6,更优选的上限为0.9(以下也称作条件(1))。另外,c/(a+b+c+d)的优选的下限为0.05,优选的上限为0.5,更优选的下限为0.1,更优选的上限为0.4(以下也称作条件(2))。
上述有机硅树脂优选含有平均组成式以下述通式(2)、(3)或(4)表示的树脂成分。而且,所谓上述有机硅树脂含有平均组成式以下述通式(2)、(3)或(4)表示的树脂成分,不仅指本发明的光半导体用密封剂作为有机硅树脂仅含有以下述通式(2)、(3)或(4)表示的树脂成分的情况,在作为含有各种结构的树脂成分的混合物的情况下,还指如果取所含有的树脂成分的组成的平均则可以用下述通式(2)、(3)或(4)表示的情况。
(R10R11SiO2/2)e(R12SiO3/2)f (2)
通式(2)中,e及f满足e/(e+f)=0.5~0.95、f/(e+f)=0.05~0.5,R10~R12的至少1个表示含环状醚的基团,上述含环状醚的基团以外的R10~R12表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。
(R13R14SiO2/2)g(R15R16SiO2/2)h(R17SiO3/2)i (3)
通式(3)中,g、h及i满足(g+h)/(g+h+i)=0.5~0.95、i/(g+h+i)=0.05~0.5,R13~R17的至少1个表示含环状醚的基团,上述含环状醚的基团以外的R13~R17表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。其中,(R13R14SiO2/2)与(R15R16SiO2/2)是结构不同的单元。
(R18R19SiO2/2)j(R20SiO3/2)k(R21SiO3/2)1 (4)
通式(4)中,j、k及l满足j/(j+k+l)=0.5~0.95、(k+l)/(j+k+l)=0.05~0.5,R18~R21的至少1个表示含环状醚的基团,上述含环状醚的基团以外的R18~R21表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。其中,(R20SiO3/2)与(R21SiO3/2)是结构不同的单元。
上述通式(2)~(4)中,含环状醚的基团优选含有缩水甘油基或环氧基环己基的任意一方。
上述有机硅树脂优选在以上述通式(2)~(4)表示的结构单元中,在三官能结构单元中具有含环状醚的基团。即,优选在通式(2)中R12为含环状醚的基团,在通式(3)中R17为含环状醚的基团,在通式(4)中R20和/或R21为含环状醚的基团。
如果含环状醚的基团包含于三官能结构体中,则含环状醚的基团就容易向有机硅树脂的聚硅氧烷骨架的外侧伸出,本发明的光半导体用密封剂的固化物会形成充分的三维的交联结构而成为耐热性充分的材料,另外,可以理想地防止在固化膜中产生膜减少的情况。
上述有机硅树脂优选含有0.5~10摩尔%的烷氧基。通过含有此种烷氧基,耐热性或耐光性就会大幅度提高。这可以认为是因为,通过在有机硅树脂中含有烷氧基,可以使固化速度大幅度提高,因此可以防止固化时的热老化。
另外,通过像这样大幅度提高固化速度,在添加固化促进剂的情况下,即使用比较少的添加量,也可以获得足够的固化性。
如果烷氧基的含量小于0.5摩尔%,则无法充分地获得固化速度,从而会有耐热性变差的情况,如果超过10摩尔%,则有机硅树脂或组合物的贮存稳定性变差、耐热性变差。烷氧基的含量的更优选的下限为1摩尔%,更优选的上限为5摩尔%。
而且,本说明书中,上述烷氧基的含量是指上述有机硅树脂成分的平均组合物中所含的上述烷氧基的量。
上述有机硅树脂最好不含有硅烷醇基。硅烷醇基除了会使聚合物的贮存稳定性明显地恶化以外,还会使制成树脂组合物后的贮存稳定性也明显地变差,因此不够理想。此种硅烷醇基可以通过在真空下加热来使之减少,硅烷醇基的量可以使用红外分光法等来测定。
本发明的光半导体用密封剂中,上述有机硅树脂的数均分子量(Mn)的优选的下限为1000,优选的上限为5万。如果上述有机硅树脂的数均分子量(Mn)小于1000,则热固化时挥发成分变多,作为密封剂使用时膜减少变多,不够理想。如果上述有机硅树脂的数均分子量(Mn)超过5万,则由于粘度调节变得困难,因此不够理想。上述有机硅树脂的数均分子量(Mn)的更优选的下限为1500,更优选的上限为15000。
而且,本说明书中所说的数均分子量(Mn)是使用凝胶渗透色谱(GPC)以聚苯乙烯作为标准物质求出的值,是指使用Waters公司制的测定装置(作为柱子使用2根昭和电工公司制Shodex GPC LF-804(长300mm),测定温度为40℃,流速为1mL/min,作为溶剂使用四氢呋喃,作为标准物质使用聚苯乙烯)测定的值。
作为合成上述有机硅树脂的方法没有特别限定,例如可以举出(1)利用具有SiH基的有机硅树脂、与具有环状醚基的乙烯基化合物的氢化硅烷化反应来导入取代基的方法;(2)使硅氧烷化合物与具有含环状醚的基团的硅氧烷化合物缩合反应的方法等。
上述方法(1)中,所谓氢化硅烷化反应是根据需要在催化剂的存在下使SiH基与乙烯基反应的方法。
作为上述具有SiH基的有机硅树脂,只要使用如下的树脂即可,即,在分子内含有SiH基,与上述具有含环状醚的基团的乙烯基化合物反应后,变为以上述的通式(1)表示的结构,优选变为以上述通式(2)~(4)中的某个表示的结构。
作为上述具有含环状醚的基团的乙烯基化合物,只要是在分子内具有1个以上含环状醚的基团的乙烯基化合物,就没有特别限定,例如可以举出乙烯基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、环氧乙烯基环己烷等含环氧基的化合物等。
上述方法(2)中,作为硅氧烷化合物,例如可以举出具有下述通式(5)、(6)、(7)及(8)的硅氧烷单元的烷氧基硅烷或其部分水解物。
R22R23R24Si(OR) (5)
R25R26Si(OR)2 (6)
R27Si(OR)3 (7)
Si(OR)4 (8)
上述通式(5)~(8)中,R22~R27表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,OR表示直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基。
上述通式(5)~(8)中,在R22~R27为直链状或支链状的碳数为1~8的烃的情况下,具体来说,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、叔戊基、异己基、环己基、苯基等。
另外,上述通式(5)~(8)中,对于以OR表示的直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基,具体来说,例如可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
作为以上述通式(5)表示的化合物,具体来说,例如可以举出三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷等。
作为以上述通式(6)表示的化合物,具体来说,例如可以举出二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、异丙基(甲基)二甲氧基硅烷、环己基(甲基)二甲氧基硅烷、甲基(苯基)二甲氧基硅烷等。
作为以上述通式(7)表示的化合物,具体来说,例如可以举出甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷等。
作为以上述通式(8)表示的化合物,具体来说,例如可以举出四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷等。
作为上述具有含环状醚的基团的硅氧烷化合物,例如可以举出以下述通式(9)、(10)、(11)表示的具有含环状醚的基团的烷氧基硅烷或其部分水解物。
R28R29R30Si(OR) (9)
R31R32Si(OR)2 (10)
R33Si(OR)3 (11)
上述通式(9)、(10)、(11)中,R28、R29、R30的至少一个、R31和/或R32、R33为环状醚基,含环状醚的基团以外的R28、R29、R30、R31、R32表示碳数为1~8的烃或其氟化物,OR表示直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基。
通式(9)、(10)、(11)中,作为以R28、R29、R30的至少一个、R31和/或R32、R33表示的含环状醚的基团,没有特别限定,例如可以举出含缩水甘油基的基团、含环氧基环己基的基团、含氧杂环丁烷的基团等。尤其优选含缩水甘油基的基团和/或含环氧基环己基的基团。
作为上述含缩水甘油基的基团没有特别限定,例如可以举出2,3-环氧基丙基、3,4-环氧基丁基、4,5-环氧基戊基、2-环氧丙氧基乙基、3-环氧丙氧基丙基、4-环氧丙氧基丁基等。
作为上述含环氧基环己基的基团没有特别限定,例如可以举出2-(3,4-环氧基环己基)乙基、3-(3,4-环氧基环己基)丙基等。
上述通式(9)、(10)中,对于含环状醚的基团以外的R28、R29、R30、R31、R32,具体来说,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、叔戊基、异己基、环己基、苯基等。
另外,上述通式(9)、(10)、(11)中,对于以OR表示的直链状或支链状的碳数为1~4的烷氧基,具体来说,例如可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
作为以上述通式(9)表示的化合物,具体来说,例如可以举出3-环氧丙氧基丙基(二甲基)甲基甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基(二甲基)甲氧基硅烷等。
作为以上述通式(10)表示的化合物,例如可以举出3-环氧丙氧基丙基(甲基)二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基(甲基)二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基(甲基)二丁氧基硅烷、2,3-环氧基丙基(甲基)二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基(甲基)二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基(甲基)二乙氧基硅烷等。
作为以上述通式(11)表示的化合物,具体来说,例如可以举出3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷等。
上述方法(2)中,作为使上述硅氧烷化合物与具有含环状醚的基团的硅氧烷化合物缩合反应的具体的方法,例如可以举出使上述硅氧烷化合物与具有环状醚基的化合物在水及酸性或碱性催化剂的存在下反应而合成有机硅树脂的方法。
作为上述水的配合量,只要是可以将上述硅氧烷化合物和上述具有含环状醚的基团的硅氧烷化合物中的与硅原子结合的烷氧基水解的量,就没有特别限定,可以适当地调整。
上述酸性催化剂是用于使上述硅氧烷化合物与上述具有含环状醚的基团的硅氧烷化合物反应的催化剂,例如可以举出无机酸、有机酸、它们的酸酐或衍生物等。
作为上述无机酸,例如可以举出磷酸、硼酸、碳酸等。
作为上述有机酸,例如可以举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、富马酸、马来酸、油酸等。
上述碱性催化剂是用于使上述硅氧烷化合物与上述具有含环状醚的基团的硅氧烷化合物反应的催化剂,例如可以举出碱金属的氢氧化物、碱金属的醇盐、碱金属的硅烷醇化合物等。
作为上述碱金属的氢氧化物,例如可以举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯等。
作为上述碱金属的醇盐,例如可以举出叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇铯等。
作为上述碱金属的硅烷醇化合物,例如可以举出硅烷醇化钠化合物、硅烷醇化钾化合物、硅烷醇化铯化合物等。
尤其优选钾系催化剂及铯系催化剂。
本发明的光半导体用热构成组合物优选含有在分子内具有1个以上含有缩水甘油基的基团的2官能有机硅树脂。
通过配合此种2官能有机硅树脂,本发明的光半导体用密封剂的固化物的抗裂纹性明显地提高。这可以推测是因为,在上述固化物中,在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂的因含环状醚的基团的反应而产生的交联点的间隙中,混入与上述有机硅树脂相比骨架更为柔软的上述2官能有机硅树脂。
本说明书中,所谓含有缩水甘油基的基团是指,只要是至少在基团的一部分中含有缩水甘油基即可,例如是指可以含有烷基、烷基醚基等其他的骨架和缩水甘油基的基团。
作为上述含有缩水甘油基的基团没有特别限定,例如可以举出2,3-环氧基丙基、3,4-环氧基丁基、4,5-环氧基戊基、2-环氧丙氧基乙基、3-环氧丙氧基丙基、4-环氧丙氧基丁基等。
作为此种在分子内具有1个以上含有缩水甘油基的基团的2官能有机硅树脂,没有特别限定,然而优选含有平均组成式以下述通式(12)或(13)表示的树脂成分。通过使上述2官能有机硅树脂含有以下述通式(12)或(13)表示的树脂成分,本发明的光半导体用密封剂的固化物就会具有适度的柔软性,成为抗裂纹性极为优异的材料。
而且,所谓上述2官能有机硅树脂的平均组成式以下述通式(12)或(13)表示,不仅指本发明的光半导体用密封剂作为2官能有机硅树脂仅含有以下述通式(12)或(13)表示的树脂成分的情况,在作为含有各种结构的树脂成分的混合物的情况下,还指如果取所含有的树脂成分的组成的平均则可以用下述通式(12)或(13)表示的情况。
此外,还包含平均组成式在下述通式(12)或(13)中以(1-2)表示的结构。
(R34R35SiO2/2)m(R36R37SiO2/2)n (12)
通式(12)中,R36和/或R37是含有缩水甘油基的基团,R34、R35表示碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。另外,在仅R36或R37的任意一方为含有缩水甘油基的基团的情况下,另一方表示碳数为1~8的烃或其氟化物。另外,m/(m+n)的优选的下限为0.6,优选的上限为0.95,更优选的下限为0.7,更优选的上限为0.9,n/(m+n)的优选的下限为0.05,优选的上限为0.4,更优选的下限为0.1,更优选的上限为0.3。
(R38R39SiO2/2)o(R40R41SiO2/2)p(R42R43SiO2/2)q (13)
通式(13)中,R42和/或R43是含缩水甘油基的基团,R38、R39、R40、R41表示碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。另外,在仅R42或R43的任意一方为含有缩水甘油基的基团的情况下,另一方表示碳数为1~8的烃或其氟化物。另外,o+p/(o+p+q)的优选的下限为0.6,优选的上限为0.95,更优选的下限为0.7,更优选的上限为0.9,q/(o+p+q)的优选的下限为0.05,优选的上限为0.4,更优选的下限为0.1,更优选的上限为0.3。其中,(R38R39SiO2/2)与(R40R41SiO2/2)是结构不同的单元。
上述2官能有机硅树脂的数均分子量(Mn)的优选的下限为1500,优选的上限为5万。如果上述2官能有机硅树脂的数均分子量(Mn)小于1500,则会有本发明的光半导体用密封剂的固化物的抗裂纹性变得不充分的情况,如果超过5万,则会有本发明的光半导体用密封剂的粘度调节变得困难的情况。上述2官能有机硅树脂的数均分子量(Mn)的更优选的下限为2000,更优选的上限为2万。
作为此种2官能有机硅树脂的合成方法没有特别限定,例如可以举出与上述的合成有机硅树脂的方法相同的方法。即,可以举出利用具有SiH基的有机硅树脂(b)、与具有含有缩水甘油基的基团的乙烯基化合物的氢化硅烷化反应来导入取代基的方法(方法(3));使烷氧基硅烷化合物与具有含缩水甘油基醚的基团的烷氧基硅烷化合物缩合反应的方法(方法(4))等。
在利用上述方法(3)来合成2官能有机硅树脂的情况下,作为上述具有SiH基的有机硅树脂(b),例如可以举出如下的树脂,即,在分子内具有SiH基,在与具有上述含缩水甘油基的基团的乙烯基化合物反应后,成为以上述的通式(12)或(13)表示的结构。
在利用上述方法(4)来合成上述2官能有机硅树脂的情况下,作为上述烷氧基硅烷化合物没有特别限定,例如可以举出与上述通式(6)的化合物相同的化合物。
另外,作为上述具有含缩水甘油基的基团的烷氧基硅烷化合物,例如可以举出与上述的通式(10)的化合物相同的化合物。
作为使上述烷氧基硅烷化合物与具有含缩水甘油基的烷氧基硅烷化合物缩合反应的具体的方法,例如可以举出与上述的合成有机硅树脂时的使烷氧基硅烷化合物与具有含环状醚的基团的烷氧基硅烷化合物反应的情况相同的方法。
本发明的光半导体用密封剂中,作为上述2官能有机硅树脂相对于上述的有机硅树脂的配合量没有特别限定,然而相对于上述有机硅树脂100重量份,优选的下限为10重量份,优选的上限为120重量份。如果上述2官能有机硅树脂的配合量小于10重量份,则会有无法充分地发挥本发明的光半导体用密封剂的固化物的抗裂纹性的情况,如果超过120重量份,则本发明的光半导体用密封剂的固化物的耐热性差,会有该固化物在热环境下容易黄变的情况。上述2官能有机硅树脂的配合量的更优选的下限为15重量份,更优选的上限为100重量份。
而且,本发明的光半导体用密封剂中,对于上述有机硅树脂及2官能有机硅树脂的总量,在将全部树脂成分设为100重量份的情况下,优选的下限为90重量份。上述有机硅树脂及2官能有机硅树脂的总量的更优选的下限为95重量份,进一步优选的下限为97重量份,特别优选的下限为99重量份。
本发明的光半导体用密封剂中,除了上述的树脂以外,也可以在不妨碍本发明的效果的范围中还含有能够与环氧基反应的固化性化合物。作为此种化合物,例如可以举出具有氨基、氨基甲酸酯基、酰亚胺基、羟基、羧基、环氧基的化合物。尤其优选环氧基化合物。作为环氧基化合物没有特别限定,可以使用以往公知的各种环氧基化合物。
作为上述能够与环氧基反应的其他的固化性化合物的配合量,没有特别限定,然而优选的上限为,相对于上述的有机硅树脂的总量100重量份为10重量份。更优选的上限为5重量份,进一步优选的上限为3重量份,特别优选的上限为1重量份。
本发明的光半导体用密封剂含有与上述含环状醚的基团反应的热固化剂(以下也简称为热固化剂)。
作为上述热固化剂,只要是可以与上述有机硅树脂的含环状醚的基团反应的材料,就没有特别限定,例如可以举出乙二胺、三乙二胺、1,6-己二胺、二聚酸改性乙二胺、N-乙基氨基哌啶、异佛尔酮二胺等脂肪族胺类;间苯二胺、对苯二胺、3,3’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基醚等芳香族胺类;巯基丙酸酯、环氧树脂的末端巯基化合物等硫醇类;双酚A、双酚F、双酚AD、双酚S、四甲基双酚A、四甲基双酚F、四甲基双酚AD、四甲基双酚S、四溴双酚A、四氯双酚A、四氟双酚A、双酚、二羟基萘、1,1,1-三(4-羟基苯基)甲烷、4,4-(1-(4-(1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基)苯基)亚乙基)双酚、线性酚醛树脂、甲酚线性酚醛树脂、双酚A线性酚醛树脂、溴化线性酚醛树脂、溴化双酚A线性酚醛树脂等酚醛树脂类;将这些酚醛树脂类的芳香环氢化了的多元醇类;聚壬二酸酐、甲基四氢化苯二甲酸酐、四氢化苯二甲酸酐、甲基六氢化苯二甲酸酐、六氢化苯二甲酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、降冰片烷-2,3-二羧酸酐、甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、甲基-降冰片烷-2,3-二羧酸酐、环己烷-1,2,3-三羧酸-1,2酐、环己烷-1,2,4-三羧酸-1,2酐等脂环式酸酐类;3-甲基戊二酸酐等具有可以分支的碳数为1~8的烷基的3-烷基戊二酸酐、2-乙基-3-丙基戊二酸酐等具有可以分支的碳数为1~8的烷基的2,3-二烷基戊二酸酐、2,4-二乙基戊二酸酐、2,4-二甲基戊二酸酐等具有可以分支的碳数为1~8的烷基的2,4-二烷基戊二酸酐等烷基取代戊二酸酐类;苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐等芳香族酸酐类;2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑等咪唑类及其盐类;上述脂肪族胺类、芳香族胺类、和/或利用咪唑类与环氧树脂的反应得到的胺加成化合物类;己二酸二酰肼等肼类;二甲基苄基胺、1,8-二氮杂双[5.4.0]十一烯-7等叔胺类;三苯基膦等有机膦类;双氰胺等。这些热固化剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。而且,在含有以上述通式(12)或(13)表示的树脂成分等上述二官能有机硅树脂的情况下,上述热固化剂也可以与该二官能有机硅树脂的含有缩水甘油基的基团反应。
尤其优选脂环式酸酐类、烷基取代戊二酸酐类、芳香族酸酐类等酸酐,更优选脂环式酸酐类、烷基取代戊二酸酐类,特别优选甲基六氢化苯二甲酸酐、六氢化苯二甲酸酐、降冰片烯-2,3-二羧酸酐、甲基-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、环己烷-1,2,3-三羧酸-1,2酐、环己烷-1,2,4-三羧酸-1,2酐、2,4-二乙基戊二酸酐。
作为上述热固化剂的配合量没有特别限定,然而相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂时,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为1重量份,优选的上限为200重量份。如果在该范围中,则本发明的光半导体用密封剂的交联反应就会充分地进行,成为耐热性及耐光性优异,并且透湿度充分低的材料。更优选的下限为5重量份,更优选的上限为120重量份。
本发明的光半导体用密封剂含有氧化硅微粒。
通过含有上述氧化硅微粒,就可以不损害本发明的光半导体用密封剂的透明性、耐热性、耐光性地将粘度特性设为上述的范围。具体来说,可以通过考虑本发明的光半导体用密封剂中所含的上述有机硅树脂的结构、氧化硅微粒的比表面积或表面状态等,适当地调整氧化硅微粒的配合量,来实现上述粘度特性。
上述氧化硅微粒的一次粒子径的优选的下限为5nm,优选的上限为200nm。如果上述氧化硅微粒的一次粒子径小于5nm,则氧化硅微粒的分散性降低,从而会有所得的光半导体用密封剂的固化物的透明性差的情况。如果上述氧化硅微粒的一次粒子径超过200nm,则容易产生由氧化硅微粒引起的光散射,从而会有所得的光半导体用密封剂的固化物的透明性降低、无法获得25℃的粘度的上升效果、无法抑制温度上升中的粘度的降低的情况。上述氧化硅微粒的一次粒子径的更优选的下限为8nm,更优选的上限为150nm。
而且,本说明书中所说的上述氧化硅微粒的一次粒子径,在上述氧化硅微粒为球形的情况下是指氧化硅微粒的直径的平均值,在为非球形的情况下是指氧化硅微粒的长径的平均值。
上述氧化硅微粒的BET比表面积的优选的下限为30m2/g,优选的上限为400m2/g。如果上述氧化硅微粒的BET比表面积小于30m2/g,则会有25℃的粘度及触变值脱离上述的范围、无法抑制温度上升中的粘度的降低、透明性变差的情况。如果上述氧化硅微粒的BET比表面积超过400m2/g,则会产生氧化硅微粒的凝聚,会有分散性恶化的情况,并有透明性变差的情况。
作为上述氧化硅微粒没有特别限定,例如可以举出热解法二氧化硅、熔融二氧化硅等利用干式法制造的二氧化硅;胶态二氧化硅、溶胶凝胶二氧化硅、沉淀二氧化硅等利用湿式法制造的二氧化硅等。尤其优选使用挥发成分少、可以获得高透明性的热解法二氧化硅。
作为上述热解法二氧化硅的氧化硅微粒,例如可以举出Aerosil 50(比表面积为50m2/g)、Aerosil 90(比表面积为90m2/g)、Aerosil 130(比表面积为130m2/g)、Aerosil 200(比表面积为200m2/g)、Aerosil 300(比表面积为300m2/g)、Aerosil 380(比表面积为380m2/g)(都是日本Aerosil公司制)等。
上述氧化硅微粒优选利用有机硅系化合物进行表面处理。通过将氧化硅微粒的表面像这样进行表面处理,就会形成分散性非常优异的材料,也不会有损害透明性的情况,另外可以进一步抑制由温度上升造成的粘度的降低。
作为上述有机硅系化合物没有特别限定,例如可以举出具有烷基的硅烷系化合物、二甲基硅氧烷等具有硅氧烷骨架的硅系化合物、具有氨基的硅系化合物、具有(甲基)丙烯酸基的硅系化合物、具有环氧基的硅系化合物等。尤其优选具有三甲基甲硅烷基的有机硅系化合物、或具有聚二甲基硅氧烷基的有机硅系化合物。
而且,本说明书中所说的上述(甲基)丙烯酸是指丙烯酸或甲基丙烯酸。
作为用具有三甲基甲硅烷基的有机硅系化合物来进行表面处理的方法没有特别限定,然而例如可以通过使用六甲基二硅氮烷、三甲基甲硅烷基氯化物、三甲基甲氧基硅烷等进行表面处理来获得。
作为用此种具有三甲基甲硅烷基的有机硅系化合物进行了表面处理的氧化硅微粒的市售品,可以举出RX200(比表面积为140m2/g)、R8200(比表面积为140m2/g)(都是日本Aerosil公司制)等。
作为用具有聚二甲基硅氧烷基的有机硅系化合物来进行表面处理的方法没有特别限定,然而例如可以通过使用在聚二甲基硅氧烷的末端具有硅烷醇基的化合物、环状硅氧烷等进行表面处理来获得。
作为用此种具有聚二甲基硅氧烷基的有机硅系化合物进行了表面处理的氧化硅微粒的市售品,可以举出RY200(比表面积为120m2/g)(日本Aerosil公司制)等。
作为用上述有机硅系化合物来处理上述氧化硅微粒的表面的方法没有特别限定,例如可以举出直接处理法、积分混合法(integral blend method)等,其中直接处理法包括:向亨舍尔混合机、V型混合机等能够高速搅拌的混合机中添加氧化硅微粒,一边搅拌一边将有机硅系化合物直接或作为醇水溶液、有机溶剂溶液或者水溶液来添加的干式法;向氧化硅微粒的料浆中添加有机硅系化合物的料浆法;以及在氧化硅微粒的干燥工序后喷雾附加有机硅系化合物的喷雾法等,积分混合法是在本发明的光半导体用密封剂的制备时,在氧化硅微粒与后述的有机硅树脂等基质树脂混合时直接添加有机硅系化合物的方法。
作为上述氧化硅微粒的含量,相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂的情况下,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为3重量份,优选的上限为40重量份。如果上述氧化硅微粒的含量小于3重量份,则会有难以将本发明的光半导体元件用密封剂的粘度设为上述范围的情况。如果上述氧化硅微粒的含量超过40重量份,则无法将本发明的光半导体用密封剂的粘度值或触变值设为上述的范围、透明性降低。上述氧化硅微粒的含量的更优选的下限为5重量份,更优选的上限为35重量份。
本发明的光半导体元件用密封剂优选含有荧光体。上述荧光体只要是可以通过吸收使用本发明的光半导体元件用密封剂密封的发光元件发出的光而产生荧光来最终获得所需的颜色的光的材料,就没有特别限定,可以适当地选择使用至少1种荧光体。即,上述荧光体被发光元件发出的光激发而发出荧光,可以利用发光元件发出的光与荧光体发出的荧光的组合,获得所需的颜色的光。
作为上述发光元件与荧光体的组合没有特别限定,然而例如在作为发光元件使用紫外线LED芯片而以最终获得白色光作为目的的情况下,优选组合使用蓝色荧光体、红色荧光体及绿色荧光体,在作为发光元件使用蓝色LED芯片而以最终获得白色光作为目的的情况下,优选组合使用绿色荧光体及红色荧光体,或使用黄色荧光体。
作为上述蓝色荧光体,只要是吸收紫外线而发出蓝色的荧光的荧光体,就没有特别限定,例如可以举出(Sr、Ca、Ba、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba、Sr)MgAl10O17:Eu、(Sr、Ba)3MgSi2O8:Eu等。
作为上述红色荧光体没有特别限定,例如可以举出(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。
作为上述绿色荧光体没有特别限定,例如可以举出Y3(Al、Ga)5O12:Ce、SrGa2S4:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、SrSiON:Eu、ZnS:(Cu、Al)、BaMgAl10O17(Eu、Mn)、SrAl2O4:Eu等。
作为上述黄色荧光体没有特别限定,例如可以举出、Y3Al5O12:Ce、(Y、Gd)3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、CaGa2S4:Eu、Sr2SiO4:Eu等。
作为上述荧光体,除此以外,还可以作为有机荧光体举出苝系化合物等。
上述荧光体优选被纳米粒子化。通过被纳米粒子化,就可以减少光的散射。
上述荧光体的一次粒子径的优选的下限为0.1μm,优选的上限为100μm。如果上述荧光体的一次粒子径小于0.1μm,则会有向密封剂中的分散性降低的情况。如果上述荧光体的一次粒子径超过100μm,则会有从所得的光半导体元件(组件)中向外发出的光的量明显地减少的情况。
而且,本说明书中所说的上述荧光体的一次粒子径,在上述荧光体为球形的情况下是指荧光体的直径的平均值,在为非球形的情况下是指荧光体的长径的平均值。
作为上述荧光体的配合量没有特别限定,然而相对于上述密封树脂组合物100重量份,优选的下限为0.1重量份,优选的上限为40重量份。如果上述荧光体的配合量小于0.1重量份,则会有无法获得所需的颜色的光的情况。如果上述荧光体的配合量超过40重量份,则会有从所得的光半导体元件(组件)中向外发出的光的量明显地减少的情况。
本发明的光半导体元件用密封剂优选含有分散剂。
通过含有上述分散剂,上述荧光体及氧化硅微粒的分散性提高,可以获得透明性更高的光半导体元件用密封剂。
作为上述分散剂,例如可以举出聚环氧烷烃系表面活性剂、聚(甲基)丙烯酸酯系表面活性剂、氟系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等。
作为上述分散剂的含量,相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂时,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为0.01重量份,优选的上限为5重量份。如果上述分散剂的含量小于0.01重量份,则基本上无法获得配合上述分散剂的效果,如果超过5重量份,则会有本发明的光半导体元件用密封剂的固化物的硬度脱离上述的范围的情况。上述分散剂的含量的更优选的下限为0.05重量份,更优选的上限为3重量份。
本发明的光半导体元件用密封剂优选含有固化促进剂。
通过含有上述固化促进剂,就可以使本发明的光半导体元件用密封剂在加热后快速地固化,可以有效地防止在本发明的光半导体元件用密封剂中上述荧光体发生沉降。
作为上述固化促进剂没有特别限定,例如可以举出咪唑类、叔胺类及其盐类、膦类、鏻盐类、氨基***类、金属催化剂类等。
作为上述咪唑类,例如可以举出2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等。
作为上述叔胺类,例如可以举出1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一烯-7等。
作为上述膦类,例如可以举出三苯基膦等。
作为上述鏻盐类,例如可以举出三苯基溴化鏻等。
作为上述金属催化剂,例如可以举出辛酸锡、二月桂酸二丁基锡等锡系金属催化剂;辛酸锌等锌系金属催化剂;铝、铬、钴、锆等的乙酰丙酮化物等。
这些固化促进剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
从耐热性优异、固化速度快的观点出发,尤其优选使用铵盐或鏻盐类等阳离子与阴离子的平衡离子型的固化促进剂。
作为上述固化促进剂,也优选具有以下述通式(14)表示的结构的固化促进剂。对于含有具有此种特定的结构的硼酸盐系的固化促进剂的本发明的光半导体用密封剂,使之固化而得的固化物除了具有优异的透明性、耐光性以外,耐热性也极为优异,在作为LED等光半导体元件的密封剂使用时,在使用条件下基本上没有产生黄变的情况。这可以认为是由以下所举出的理由造成的。
即可以推定是因为,如果作为像以往的环氧基系密封剂中所用的那样的固化促进剂,含有以Br-之类的卤素作为阴离子的材料,则可以认为,由于该阴离子与具有含环状醚的基团的有机硅树脂的环状醚基反应,因此仅剩下平衡阳离子,因由该平衡阳离子的反应而生成黄变物质,耐热性恶化。与之不同,对于具有以下述通式(14)表示的结构的固化促进剂,可以认为,由于具有以[BR44R45R46R47]-表示的结构(以下也简称为硼酸盐)的阴离子体积大,因此与上述有机硅树脂的含环状醚的基团的反应性比较低,如上所述的黄变物质的生成变得非常少。
X+[BR44R45R46R47]- (14)
通式(14)中,R44~R47表示氟基、可以被取代的烷基、可以被取代的链烯基、可以被取代的芳烷基、可以被取代的芳基、可以被取代的脂环基,它们既可以相同,也可以不同。另外,X+表示作为中心元素具有N、S或P的阳离子。
作为上述可以被取代的烷基,优选碳数为1~20的取代或未取代的直链或支链烷基,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、戊基、己基、庚基、辛基、3-甲氧基丙基、4-氯丁基、2-二乙基氨基乙基等。
作为上述可以被取代的链烯基,优选取代或未取代的碳数为2~12的链烯基,例如可以举出乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、十二烯基、异戊二烯基等。
作为上述可以被取代的芳基,例如可以举出苯基、甲苯基、二甲苯基、4-乙基苯基、4-丁基苯基、4-叔丁基苯基、4-甲氧基苯基、4-二乙基氨基苯基、2-甲基苯基、2-甲氧基苯基、萘基、4-甲基萘基等。
作为上述可以被取代的芳烷基,例如可以举出苄基、苯乙基、苯丙基(propiophenyl)、α-萘基甲基、β-萘基甲基、对甲氧基苄基等。
作为上述可以被取代的脂环基,例如可以举出环己基、4-甲基环己基、环戊基、环庚基等。
作为上述硼酸盐没有特别限定,例如可以举出四氟硼酸盐、四苯基硼酸盐、四乙基硼酸盐、四丁基硼酸盐、四(4-甲基苯基)硼酸盐、四(4-叔丁基苯基)硼酸盐、四(4-氟苯基)硼酸盐、四(4-甲氧基苯基)硼酸盐、四(2,3,4,5,6-五氟苯基)硼酸盐、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸盐、正丁基三苯基硼酸盐、正丁基三-4-叔丁基苯基硼酸盐、正丁基萘基硼酸盐等。
尤其是,在上述硼酸盐的R44~R47当中的3个为上述的可以被取代的芳基、1个为上述的可以被取代的烷基时,由于可以认为,烷基作为自由基脱离,将成为黄变物质生成的原因的自由基种捕获,因此优选。
作为此种硼酸盐,具体来说,例如可以举出正丁基三苯基硼酸盐、正丁基三-4-叔丁基苯基硼酸盐、正丁基-三萘基硼酸盐等。
上述通式(14)中的X+表示作为中心元素具有N、S或P的阳离子。作为此种阳离子,例如可以举出铵阳离子、鏻阳离子、锍阳离子、咪唑鎓阳离子、吡啶鎓阳离子、吡咯鎓阳离子、哌啶鎓阳离子、1,5-二氮杂双环[4,3,0]壬烯-5的季氮阳离子、6-二丁基氨基-1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一烯-7的季氮阳离子、6-(2-羟基丙基)-1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一烯-7的季氮阳离子等。
作为上述铵阳离子,例如可以举出四甲基铵阳离子、四乙基铵阳离子、四正丙基铵阳离子、四正丁基铵阳离子、四正戊基铵阳离子、四正辛基铵阳离子、四正十二烷基铵阳离子、四正十四烷基铵阳离子、四正十八烷基铵阳离子、四-2-羟基乙基铵阳离子、四-3-羟基丙基铵阳离子、四-2-氰基乙基铵阳离子、三乙基辛基铵阳离子、三正丁基甲基铵阳离子、三正丁基辛基铵阳离子、三正丁基十二烷基铵阳离子、三正十六烷基铵阳离子、三-2-羟基乙基辛基铵阳离子、三-2-羟基乙基十二烷基铵阳离子、三-2-羟基乙基十六烷基铵阳离子、三-3-羟基乙基辛基铵阳离子、三-3-羟基乙基十二烷基铵阳离子、三-3-羟基乙基十六烷基癸基铵阳离子、三-2-氰基乙基辛基铵阳离子、三-2-氰基乙基十二烷基铵阳离子、三-2-氰基乙基十六烷基癸基铵阳离子、烯丙基三乙基铵阳离子、烯丙基三正丙基铵阳离子、烯丙基三正丁基铵阳离子、烯丙基三正辛基铵阳离子、三甲基[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]铵阳离子、环己基三甲基铵阳离子、四苯基铵阳离子、苄基三甲基铵阳离子、苄基三乙基铵阳离子、苄基三正丁基铵阳离子、3-(三氟甲基)苯基三甲基铵阳离子、苯基三甲基铵阳离子、苄基三苯基铵阳离子等。
作为上述鏻阳离子,例如可以举出四甲基鏻阳离子、四乙基鏻阳离子、四正丙基鏻阳离子、四正丁基鏻阳离子、四正戊基鏻阳离子、四正辛基鏻阳离子、四正十二烷基鏻阳离子、四正十四烷基鏻阳离子、四正十八烷基鏻阳离子、四-2-羟基乙基鏻阳离子、四-3-羟基丙基鏻阳离子、四-2-氰基乙基鏻阳离子、三乙基辛基鏻阳离子、三正丁基甲基鏻阳离子、三正丁基辛基鏻阳离子、三正丁基十二烷基鏻阳离子、三正十六烷基鏻阳离子、三-2-羟基乙基辛基鏻阳离子、三-2-羟基乙基十二烷基鏻阳离子、三-2-羟基乙基十六烷基鏻阳离子、三-3-羟基乙基辛基鏻阳离子、三-3-羟基乙基十二烷基鏻阳离子、三-3-羟基乙基十六烷基鏻阳离子、三-2-氰基乙基辛基鏻阳离子、三-2-氰基乙基十二烷基鏻阳离子、三-2-氰基乙基十六烷基鏻阳离子、烯丙基三乙基鏻阳离子、烯丙基三正丙基鏻阳离子、烯丙基三正丁基鏻阳离子、烯丙基三正辛基鏻阳离子、四苯基鏻阳离子、苄基三甲基鏻阳离子、苄基三乙基鏻阳离子、苄基三正丁基鏻阳离子、3-(三氟甲基)苯基三甲基鏻阳离子、苯基三甲基鏻阳离子、苄基三苯基鏻阳离子等。
作为上述锍阳离子,例如可以举出三苯基锍阳离子、三甲基锍阳离子、二甲基苯基锍阳离子等。作为上述咪唑鎓阳离子、例如可以举出1,3-二甲基咪唑鎓阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-丙基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-乙基-3-己基咪唑鎓阳离子、1-辛基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-癸基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-十六烷基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-十二烷基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-乙烯基-3-甲基咪唑鎓阳离子、1-乙基-2,3-二甲基咪唑鎓阳离子、1-丙基-2,3-二甲基咪唑鎓阳离子、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓阳离子、1-己基-2,3-二甲基咪唑鎓阳离子、1-甲基-3-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)咪唑鎓阳离子、1-丁基-3-(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)咪唑鎓阳离子、1-甲基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-乙基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-丙基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-丁基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-戊基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-甲基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-己基吡啶鎓阳离子、1-庚基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-辛基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子、1-烯丙基-3-烯丙基咪唑鎓阳离子等。
作为上述吡啶鎓阳离子,例如可以举出1-丁基吡啶鎓阳离子、1-己基吡啶鎓阳离子、1-丁基-4-甲基吡啶鎓阳离子、1-乙基-3-甲基吡啶鎓阳离子、1-乙基-3-(羟基甲基)吡啶鎓阳离子、1-丙基-3-甲基吡啶鎓阳离子、1-丁基-3-甲基吡啶鎓阳离子等吡啶鎓阳离子等。
作为上述吡咯鎓阳离子,例如可以举出1-丁基-1-甲基吡咯鎓阳离子等。
作为上述哌啶鎓阳离子,例如可以举出1-甲基-1-丙基哌啶鎓阳离子等。
上述通式(14)中的X+尤其优选具有以下述通式(15)表示的阳离子结构。
如果使用具有此种阳离子结构的固化促进剂,则会形成耐热性更为优异的材料。这可以认为是因为,即使阳离子在固化中产生了热分解,由于所产生的胺或膦等的碱性比较低,因此在固化反应中成为着色原因的物质的生成受到了抑制。
Y+(R48)n (15)
通式(15)中,Y+表示N、S或P,n为3或4,多个R48表示可以被取代的烷基、可以被取代的链烯基、可以被取代的芳烷基、可以被取代的芳基、可以被取代的杂环基、可以被取代的脂环基、可以被取代的甲硅烷基,它们既可以相同,也可以不同。
作为上述可以被取代的烷基,优选碳数为1~20的取代或未取代的直链或支链烷基,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、戊基、己基、庚基、辛基、3-甲氧基丙基、4-氯丁基、2-二乙基氨基乙基等。
作为上述可以被取代的链烯基,优选取代或未取代的碳数为2~12的链烯基,例如可以举出乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、十二烯基、异戊二烯基等。
作为上述可以被取代的芳基,例如可以举出苯基、甲苯基、二甲苯基、4-乙基苯基、4-丁基苯基、4-叔丁基苯基、4-甲氧基苯基、4-二乙基氨基苯基、2-甲基苯基、2-甲氧基苯基、萘基、4-甲基萘基等。
作为上述可以被取代的芳烷基,例如可以举出苄基、苯乙基、苯丙基、α-萘基甲基、β-萘基甲基、对甲氧基苄基等。
作为上述可以被取代的杂环基,例如可以举出吡啶基、喹啉基、甲基吡啶基、吲哚基等。
作为上述可以被取代的脂环基,例如可以举出环己基、4-甲基环己基、环戊基、环庚基等。
作为上述可以被取代的杂环基,例如可以举出3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基等。
作为以上述通式(15)表示的阳离子结构的具体例没有特别限定,例如可以举出铵阳离子、鏻阳离子、锍阳离子等。
作为上述铵阳离子,例如可以举出四甲基铵阳离子、四乙基铵阳离子、四正丙基铵阳离子、四正丁基铵阳离子、四正戊基铵阳离子、四正辛基铵阳离子、四正十二烷基铵阳离子、四正十四烷基铵阳离子、四正十八烷基铵阳离子、四-2-羟基乙基铵阳离子、四-3-羟基丙基铵阳离子、四-2-氰基乙基铵阳离子、三乙基辛基铵阳离子、三正丁基甲基铵阳离子、三正丁基辛基铵阳离子、三正丁基十二烷基铵阳离子、三正十六烷基铵阳离子、三-2-羟基乙基辛基铵阳离子、三-2-羟基乙基十二烷基铵阳离子、三-2-羟基乙基十六烷基铵阳离子、三-3-羟基乙基辛基铵阳离子、三-3-羟基乙基十二烷基铵阳离子、三-3-羟基乙基十六烷基癸基铵阳离子、三-2-氰基乙基辛基铵阳离子、三-2-氰基乙基十二烷基铵阳离子、三-2-氰基乙基十六烷基癸基铵阳离子、烯丙基三乙基铵阳离子、烯丙基三正丙基铵阳离子、烯丙基三正丁基铵阳离子、烯丙基三正辛基铵阳离子、三甲基[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]铵阳离子、环己基三甲基铵阳离子、四苯基铵阳离子、苄基三甲基铵阳离子、苄基三乙基铵阳离子、苄基三正丁基铵阳离子、3-(三氟甲基)苯基三甲基铵阳离子、苯基三甲基铵阳离子、苄基三苯基铵阳离子等铵阳离子。
作为上述鏻阳离子,例如可以举出四甲基鏻阳离子、四乙基鏻阳离子、四正丙基鏻阳离子、四正丁基鏻阳离子、四正戊基鏻阳离子、四正辛基鏻阳离子、四正十二烷基鏻阳离子、四正十四烷基鏻阳离子、四正十八烷基鏻阳离子、四-2-羟基乙基鏻阳离子、四-3-羟基丙基鏻阳离子、四-2-氰基乙基鏻阳离子、三乙基辛基鏻阳离子、三正丁基甲基鏻阳离子、三正丁基辛基鏻阳离子、三正丁基十二烷基鏻阳离子、三正十六烷基鏻阳离子、三-2-羟基乙基辛基鏻阳离子、三-2-羟基乙基十二烷基鏻阳离子、三-2-羟基乙基十六烷基鏻阳离子、三-3-羟基乙基辛基鏻阳离子、三-3-羟基乙基十二烷基鏻阳离子、三-3-羟基乙基十六烷基鏻阳离子、三-2-氰基乙基辛基鏻阳离子、三-2-氰基乙基十二烷基鏻阳离子、三-2-氰基乙基十六烷基鏻阳离子、烯丙基三乙基鏻阳离子、烯丙基三正丙基鏻阳离子、烯丙基三正丁基鏻阳离子、烯丙基三正辛基鏻阳离子、四苯基鏻阳离子、苄基三甲基鏻阳离子、苄基三乙基鏻阳离子、苄基三正丁基鏻阳离子、3-(三氟甲基)苯基三甲基鏻阳离子、苯基三甲基鏻阳离子、苄基三苯基鏻阳离子等。
作为上述锍阳离子,例如可以举出三苯基锍阳离子、三甲基锍阳离子、二甲基苯基锍阳离子等。
在具有以上述通式(14)表示的结构的固化促进剂中,作为上述的硼酸盐与阳离子的特别优选的组合,例如可以举出四乙基铵正丁基三苯基硼酸盐、四乙基铵正丁基三-4-叔丁基苯基硼酸盐、四乙基铵正丁基三萘基硼酸盐、四正丁基铵正丁基三苯基硼酸盐、四正丁基铵正丁基三-4-叔丁基苯基硼酸盐、四正丁基铵正丁基三萘基硼酸盐、四乙基鏻正丁基三苯基硼酸盐、四乙基鏻正丁基三-4-叔丁基苯基硼酸盐、四乙基鏻正丁基三萘基硼酸盐、四正丁基鏻正丁基三苯基硼酸盐、四正丁基鏻正丁基三-4-丁基苯基硼酸盐、四正丁基鏻正丁基三萘基硼酸盐等。
作为上述固化促进剂的配合量没有特别限定,然而相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂时,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为0.01重量份,优选的上限为5重量份。由于如果上述固化促进剂的配合量小于0.01重量份,则无法获得添加上述固化促进剂的效果,如果超过5重量份,则固化物的着色或耐热性、耐光性的降低就会变得明显,因此不够理想。上述固化促进剂的更优选的下限为0.05重量份,更优选的上限为1.5重量份。
本发明的光半导体元件用密封剂优选含有防氧化剂。
作为上述防氧化剂,例如优选使用碘系防氧化剂、受阻胺系防氧化剂、磷系防氧化剂、酚系防氧化剂等。尤其优选使用具有选自亚磷酸酯(phosphite)、亚膦酸酯(phosphonite)、单烷氧基膦酯(phosphinite)骨架及次膦酸酯(phosphinate)骨架中的至少1种骨架的磷系化合物(以下也简称为磷系化合物)、作为至少在第二位具有烷基的取代苯酚衍生物的酚系化合物(以下也简称为酚系化合物)。通过作为防氧化剂,含有上述磷系化合物、酚系化合物,本发明的光半导体元件用密封剂就不会有在使用环境下在固化物中产生黄变的情况,成为耐热性优异的材料。
上述磷系化合物没有特别限定,例如可以举出Adekastab PEP-4C、Adekastab PEP-8、Adekastab PEP-24G、Adekastab PEP-36、AdekastabHP-10、Adekastab 2112、Adekastab 260、Adekastab 522A、Adekastab 1178、Adekastab 1500、Adekastab C、Adekastab 135A、Adekastab 3010、AdekastabTPP(以上都是ADEKA公司制)Sandstab P-EPQ、HOSTANOX PAR24(以上都是Clariant公司制)JP-312L、JP-318-0、JPM-308、JPM-313、JPP-613M、JPP-31、JPP-2000PT、JPH-3800(以上都是城北化学工业公司制)等。
作为上述磷系化合物的配合量没有特别限定,然而相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂时,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为0.01重量份,优选的上限为2.0重量份。由于如果上述磷系化合物的配合量小于0.01重量份,则会有无法获得添加上述磷系化合物的效果的情况,如果超过2.0重量份,则耐光性的降低就会变得明显,因此不够理想。上述磷系化合物的更优选的下限为0.05重量份,更优选的上限为1.0重量份。而且,在本发明的光半导体用热固化性组合物中,上述的磷系化合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
上述酚系化合物优选为至少在第二位具有烷基的取代酚衍生物。如果上述酚系化合物在第二位不具有烷基,则无法看到使在高温环境时产生的自由基稳定化的功能。
而且,本说明书中上述取代酚衍生物的烷基等取代基的位置编号是指以与OH基结合的碳作为第一位顺时针或逆时针地以第二、第三、第四、第五、第六排号时的编号。所以,不一定与IUPAC的命名法一致。
另外,上述酚系化合物优选为在第六位不具有烷基的取代酚衍生物。通过含有此种取代酚衍生物,本发明的光半导体元件用密封剂的耐热性就会进一步提高。这可以认为是因为,上述在第六位不具有烷基的取代酚衍生物是相对于OH基仅在一方的邻位具有烷基的结构,可以去除OH基周边的立体障碍,因此容易形成上述磷系化合物的毗连磷原子的氧原子与酚系化合物的OH基的氢键。其结果是,上述磷系化合物与酚系化合物的相互作用变大,使上述黄变起源物质稳定化或分解的功能提高。
作为上述在第六位不具有烷基的取代酚衍生物没有特别限定,例如可以举出2-叔丁基-4-甲基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、双[3,3-双(4’-羟基-3’-叔丁基苯基)-丁烯酸]-二醇酯等。
上述酚系化合物优选在第四位具有含季碳的基团。通过含有此种酚系化合物,本发明的光半导体元件用密封剂的耐热性就会进一步提高。这可以认为是因为,在第四位不具有季碳的苯酚系化合物在严酷的条件下的使用中因分子内反应或分子间反应而生成具有醌骨架的黄变起源物质,有可能产生黄变,然而上述在第四位具有含有季碳的基团的苯酚系化合物可以防止上述黄变起源物质的生成。
作为上述在第四位具有含有季碳的基团的酚系化合物没有特别限定,例如可以举出2,4-二叔丁基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚、2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯、双[3,3-双(4’-羟基-3’-叔丁基苯基)-丁烯酸]-二醇酯等。
上述的酚系化合物当中,特别优选使用双[3,3-双(4’-羟基-3’-叔丁基苯基)-丁烯酸]-二醇酯、2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯。
上述酚系化合物也可以使用市售品。作为市售的酚系化合物没有特别限定,例如可以举出IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 1076、IRGANOX 1135、IRGANOX 245、IRGANOX 259、IRGANOX 295(以上都是Ciba Specialty Chemicals公司制)、Adekastab AO-30、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-60、Adekastab AO-70、AdekastabAO-80、Adekastab AO-90、Adekastab AO-330(以上都是ADEKA公司制)、Sumilizer GA-80、Sumilizer MDP-S、Sumilizer BBM-S、SumilizerGM、Sumilizer GS(F)、Sumilizer GP(以上都是住友化学工业公司制)、HOSTANOX O10、HOSTANOX O16、HOSTANOX O14、HOSTANOX O3(以上都是Clariant公司制)、Antage BHT、Antage W-300、Antage W-400、Antage W500(以上都是川口化学工业公司制)、SEENOX 224M、SEENOX 326M(以上都是Shipro化成公司制)等。
作为上述酚系化合物的配合量没有特别限定,然而相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂时,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为0.01重量份,优选的上限为2.0重量份。由于如果上述酚系化合物的配合量小于0.01重量份,则会有无法获得添加上述酚系化合物的效果的情况,如果超过2.0重量份,则耐光性的降低就会变得明显,因此不够理想。上述酚系化合物的更优选的下限为0.05重量份,更优选的上限为1.0重量份。而且,在本发明的光半导体用热固化性组合物中,上述的酚系化合物既可以单独使用,也可以并用2种以上。
在本发明的光半导体元件用密封剂含有上述磷系化合物和酚系化合物的情况下,作为上述磷系化合物与酚系化合物的配合比没有特别限定,然而“磷系化合物/酚系化合物”(重量比)的优选的下限为0.1,优选的上限为20。如果“磷系化合物/酚系化合物”(重量比)小于0.1,则会有无法获得添加磷系化合物的效果的情况,如果超过20,则会有无法获得添加苯酚系化合物的效果的情况。“磷系化合物/酚系化合物”(重量比)的更优选的下限为0.5,更优选的上限为10。
本发明的光半导体元件用密封剂为了赋予粘接性,也可以含有偶联剂。
作为上述偶联剂没有特别限定,例如可以举出乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂等。这些偶联剂既可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为上述偶联剂的配合量,相对于上述有机硅树脂100重量份(在含有上述2官能有机硅树脂时,是上述有机硅树脂与2官能有机硅树脂的总量),优选的下限为0.1重量份,优选的上限为5重量份。如果上述偶联剂的配合量小于0.1重量份,则会有无法充分地发挥偶联剂的配合效果的情况,如果超过5重量份,则多余的偶联剂挥发,在使本发明的光半导体元件用密封剂固化时,会有引起膜减少等的情况。
本发明的光半导体元件用密封剂根据需要,也可以配合消泡剂、着色剂、改性剂、调平剂、光扩散剂、热传导性填充剂、阻燃剂等添加剂。
本发明的光半导体元件用密封剂的固化温度没有特别限定,然而作为优选的固化温度为80℃~180℃。如果固化温度低于80℃,则会有固化不能进行的情况,如果高于180℃,则会有引起组件的热老化的情况,因此不够理想。更优选为100℃~150℃。
对于固化没有特别限定,然而优选使用分步老化方式。分步老化方式是暂时地在低温下使之临时固化、其后在高温下使之固化的方法,由于可以抑制密封剂的固化收缩,因此优选。
本发明的光半导体元件用密封剂优选固化了的固化物的耐光性试验后的光线透过率的降低率小于10%。如果固化物的耐光性试验后的光线透过率的降低率为10%以上,则会有使用本发明的光半导体元件用密封剂制成的光半导体元件的光学特性变得不充分的情况。
而且,上述所谓耐光性试验是如下的试验,即,在高压水银灯上安装去除波长340nm以下的光的滤光器,对使本发明的光半导体元件用密封剂固化后的厚2mm的固化物以100mW/cm2照射24小时,上述耐光试验后的光线透过率是使用上述耐光性试验后的上述固化物,使用日立制作所公司制“U-4000”测定波长400nm的光的透过率的值。
本发明的光半导体元件用密封剂优选固化了的固化物的耐热性试验后的光线透过率的降低率小于10%。如果固化物的耐热性试验后的光线透过率的降低率为10%以上,则会有使用本发明的光半导体元件用密封剂制成的光半导体元件的光学特性变得不充分的情况。
而且,上述所谓耐热性试验是如下的试验,即,将使本发明的光半导体元件用密封剂固化后的厚2mm的固化物在150℃的烤炉中放置500小时,上述耐热性试验后的光线透过率是使用上述耐热性试验后的上述固化物,使用日立制作所公司制“U-4000”测定波长400nm的光的透过率的值。
作为本发明的光半导体元件用密封剂的制造方法没有特别限定,例如可以举出如下的方法等,即,使用均质机(homo disper)、高速搅拌机(homomixer)、万能搅拌机、行星式搅拌机、捏合机、三辊搅拌机、珠磨机等混合机,在常温或加温下,将上述的有机硅树脂、热固化剂、氧化硅微粒及根据需要使用的上述固化促进剂、防氧化剂等的各规定量混合。
通过使用本发明的光半导体元件用密封剂将发光元件密封,就可以制造光半导体元件。使用本发明的光半导体元件用密封剂制成的光半导体元件也是本发明之一。
作为上述发光元件没有特别限定,例如在上述光半导体元件为发光二极管的情况下,例如可以举出在基板上层叠半导体材料而形成的元件。该情况下,作为半导体材料,例如可以举出GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlN、SiC等。
作为上述基板,例如可以举出蓝宝石、尖晶石、SiC、Si、ZnO、GaN单晶等。另外,根据需要也可以在基板与半导体材料之间形成缓冲层。作为上述缓冲层,例如可以举出GaN、AlN等。
作为向上述基板上层叠半导体材料的方法没有特别限定,例如可以举出MOCVD法、HDVPE法、液相生长法等。
作为上述发光元件的结构,例如可以举出具有MIS结、PN结、PIN结的同质结、异质结、双异质结构等另外,无论是设为单一还是多重量子阱结构都可以。
在使用本发明的光半导体元件用密封剂将上述发光元件密封时,可以在不妨碍本发明的效果的范围中,并用其他的密封剂。该情况下,既可以在用本发明的光半导体元件用密封剂将上述发光元件密封后,将其周围用上述其他的密封剂密封,也可以在将上述发光元件用上述其他的密封剂密封后,将其周围用本发明的光半导体元件用密封剂密封。
作为上述其他的密封剂没有特别限定,例如可以举出环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、脲树脂、酰亚胺树脂、玻璃等。另外,如果含有表面改性剂,则也可以涂布液体而在表面设置保护层。
作为用本发明的光半导体元件用密封剂将发光元件密封的方法没有特别限定,例如可以举出:向注塑模框架中预先注入本发明的光半导体元件用密封剂,向其中浸渍固定有发光元件的引线框等后使之固化的方法;向***了发光元件的模具框架中注入本发明的光半导体元件用密封剂而固化的方法等。
作为注入本发明的光半导体元件用密封剂的方法,例如可以举出利用分配器的注入、连续自动送进成形、注射成形等。此外,作为其他的密封方法,可以举出:将本发明的光半导体元件用密封剂向发光元件上滴下,借助孔版印刷、丝网印刷或掩模涂布而使之固化的方法;向在底部配置了发光元件的杯子等中利用分配器等注入本发明的光半导体元件用密封剂,使之固化的方法等。
由于无论是上述哪种方法,本发明的光半导体元件用密封剂都具有上述范围的粘度,因此可以极为稳定地控制将发光元件密封了的本发明的光半导体元件用密封剂的形状。
图1及图2是示意性地表示使用本发明的光半导体用密封剂及光半导体元件用芯片焊接材料制成的光半导体元件(即本发明的光半导体元件)的一例的剖面图,图3是示意性地表示使用本发明的光半导体用密封剂及光半导体元件用底部填充材料制成的光半导体元件(即本发明的光半导体元件)的一例的剖面图。
图1所示的光半导体元件将发光元件11夹隔着本发明的光半导体元件用芯片焊接材料10设置于散热板16上,将发光元件11与从外罩材料的上面穿过侧面地向底面延长的2根引线电极14用金属丝13分别电连接。此外,发光元件11、本发明的光半导体元件用芯片焊接材料10及金属丝13被用本发明的光半导体元件用密封剂12密封。
图2表示本发明的光半导体元件用芯片焊接材料因含有上述的包含选自金、银及铜中的至少一种的粒子而具有高导电性的情况下的光半导体元件。
图2中所示的光半导体元件将发光元件21夹隔着本发明的光半导体元件用芯片焊接材料20设置,从外罩材料25的上面穿过侧面向底面延长的2根引线电极24当中的一方的引线电极24的末端形成于本发明的光半导体元件用芯片焊接材料20与外罩材料25之间,经由本发明的光半导体元件用芯片焊接材料20与发光元件21电连接,另一方的引线电极24由金属丝23与发光元件21电连接。此外,发光元件21、本发明的光半导体元件用芯片焊接材料20及金属丝23被用本发明的光半导体元件用密封剂22密封。
图3所示的光半导体元件将发光元件31夹隔着焊盘33设置,在发光元件31与外罩材料35之间形成本发明的光半导体元件用底部填充材料30。从外罩材料35的上面穿过侧面向底面延长的2根引线电极34分别将一方的末端形成于焊盘33与外罩材料35之间而与发光元件31电连接。此外,发光元件31及光半导体元件用底部填充材料30被用本发明的光半导体元件用密封剂密封。图3所示的本发明的光半导体元件中,光半导体元件用底部填充材料30是通过在将发光元件31与引线电极34用焊盘33连接后,从横向的间隙向形成于发光元件31的下面的空间中填充而形成的。
对于本发明的光半导体元件,具体来说,例如可以举出发光二极管、半导体激光器、光耦合器等。此种本发明的光半导体元件例如可以适用于液晶显示器等的背光灯、照明、各种传感器、打印机、复印机等的光源、车辆用计测器光源、信号灯、显示灯、显示装置、面状发光体的光源、显示器、装饰、各种灯、开关元件等中。
根据本发明,可以提供一种光半导体用密封剂,其在透明性、耐热性、密合性方面优异,可以稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的形状,并且可以防止荧光体的沉降。另外,可以提供一种使用该光半导体用密封剂制成的光半导体元件。
附图说明
图1是示意性地表示使用本发明的光半导体用密封剂及光半导体元件用芯片焊接材料制成的光半导体元件的一例的剖面图。
图2是示意性地表示使用本发明的光半导体用密封剂及光半导体元件用芯片焊接材料制成的光半导体元件的一例的剖面图。
图3是示意性地表示使用本发明的光半导体用密封剂及光半导体元件用底部填充材料制成的光半导体元件的一例的剖面图。
其中,10、20 光半导体元件用芯片焊接材料,
11、21、31 发光元件,
12、22、32 光半导体用密封剂,
13、23 金属丝,
14、24、34 引线电极,
15、25、35 外罩材料,
16 散热板,
30 光半导体用底部填充材料,
33 焊盘
具体实施方式
下面将举出实施例对本发明进行更详细的说明,然而本发明并不仅限定于这些实施例。
(合成例1)
向2000mL的带有温度计、滴液装置的可分离烧瓶中,加入二甲基二甲氧基硅烷(750g)、3-环氧丙氧基丙基(甲基)二甲氧基硅烷(150g),在50℃下搅拌。向其中慢慢地滴加氢氧化钾(1.9g)/水(250g),滴加结束后在50℃下搅拌6小时。向其中加入乙酸(2.1g),在减压下除去挥发成分,过滤乙酸钾而得到聚合物。将所得的聚合物使用己烷/水进行清洗,在减压下除去挥发成分,得到聚合物A。聚合物A的分子量为Mn=11000,Mw=25000,根据29Si-NMR,为
(Me2SiO2/2)0.90(GEpMeSiO2/2)0.10
,3-环氧丙氧基丙基含量(GEp)为14摩尔%,环氧基当量为760g/eq.。
而且,分子量是向聚合物A(10mg)中加入四氢呋喃(1mL)而搅拌至溶解,使用2根Waters公司制的测定装置(作为柱子使用2根昭和电工公司制Shodex GPC LF-804(长300mm),测定温度为40℃,流速1mL/min,作为溶剂使用四氢呋喃,作为标准物质使用聚苯乙烯),利用GPC测定进行测定的。另外环氧基当量是依照JIS K-7236求出的。
(合成例2)
向2000mL的带有温度计、滴液装置的可分离烧瓶中,加入二甲基二甲氧基硅烷(440g)、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷(160g),在50℃下搅拌。向其中慢慢地滴加氢氧化钾(1.2g)/水(170g),滴加结束后在50℃下搅拌6小时。向其中加入乙酸(1.3g),在减压下除去挥发成分,过滤乙酸钾而得到聚合物。将所得的聚合物使用己烷/水进行清洗,在减压下除去挥发成分,得到聚合物B。聚合物B的分子量为Mn=2300,Mw=4800,根据29Si-NMR,为
(Me2SiO2/2)0.84(EpSiO3/2)0.16
,2-(3,4-环氧基环己基)乙基含量(Ep)为22摩尔%,环氧基当量为550g/eq.。
而且,聚合物B的分子量及环氧基当量是与合成例1相同地求出的。
(合成例3)
向2000mL的带有温度计、滴液装置的可分离烧瓶中,加入二甲基二甲氧基硅烷(350g)、三甲氧基甲基硅烷(125g)、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷(125g),在50℃下搅拌。向其中慢慢地滴加氢氧化钾(1.2g)/水(190g),滴加结束后在50℃下搅拌6小时。向其中加入乙酸(1.3g),在减压下除去挥发成分,过滤乙酸钾而得到聚合物。将所得的聚合物使用己烷/水进行清洗,在减压下除去挥发成分,得到聚合物C。聚合物C的分子量为Mn=2900,Mw=4600,根据29Si-NMR,为
(Me2SiO2/2)0.65(MeSiO3/2)0.22(EpSiO3/2)0.13
,2-(3,4-环氧基环己基)乙基含量(Ep)为19摩尔%,环氧基当量为660g/eq.。
而且,聚合物C的分子量及环氧基当量是与合成例1相同地求出的。
(合成例4)
向2000mL的带有温度计、滴液装置的可分离烧瓶中,加入二甲基二甲氧基硅烷(230g)、环己基(甲基)二甲氧基硅烷(110g)、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷(110g),在50℃下搅拌。向其中慢慢地滴加氢氧化钾(0.6g)/水(114g),滴加结束后在50℃下搅拌6小时。向其中加入乙酸(0.7g),在减压下除去挥发成分,过滤乙酸钾而得到聚合物。将所得的聚合物使用己烷/水进行清洗,在减压下除去挥发成分,得到聚合物D。聚合物D的分子量为Mn=2000,Mw=4600,根据29Si-NMR,为
(Me2SiO2/2)0.65(MeCHSiO2/2)0.20(EpSiO3/2)0.15
(CH表示环己基),2-(3,4-环氧基环己基)乙基含量(Ep)为19摩尔%,环氧基当量为690g/eq.。
而且,聚合物D的分子量及环氧基当量是与合成例1相同地求出的。
(合成例5)
向2000mL的带有温度计、滴液装置的可分离烧瓶中,加入二甲基二甲氧基硅烷(400g)、三甲氧基甲基硅烷(50g)、四甲氧基硅烷(50g)、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(100g),在50℃下搅拌。向其中慢慢地滴加氢氧化钾(1.3g)/水(180g),滴加结束后在50℃下搅拌6小时。向其中加入乙酸(1.4g),在减压下除去挥发成分,过滤乙酸钾而得到聚合物。将所得的聚合物使用己烷/水进行清洗,在减压下除去挥发成分,得到聚合物E。聚合物E的分子量为Mn=2600,Mw=3600,根据29Si-NMR,为
(Me2SiO2/2)0.73(MeSiO3/2)0.09(SiO4/2)0.08
,3-环氧丙氧基丙基含量(GEp)为14摩尔%,环氧基当量为760g/eq.。
而且,聚合物E的分子量及环氧基当量是与合成例1相同地求出的。
(合成例6)
向2000mL的带有温度计、滴液装置的可分离烧瓶中,加入二甲基二甲氧基硅烷(365g)、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷(165g)、三甲基甲氧基硅烷(70g),在50℃下搅拌。向其中慢慢地滴加氢氧化钾(1.2g)/水(160g),滴加结束后在50℃下搅拌6小时。向其中加入乙酸(1.3g),在减压下除去挥发成分,过滤乙酸钾而得到聚合物。将所得的聚合物使用己烷/水进行清洗,在减压下除去挥发成分,得到聚合物F。聚合物F的分子量为Mn=2000,Mw=3500,根据29Si-NMR,为
(Me3SiO1/2)0.12(Me2SiO2/2)0.71(EpSiO3/2)0.17
,2-(3,4-环氧基环己基)乙基含量(Ep)为23摩尔%,环氧基当量为560g/eq.。
而且,聚合物F的分子量及环氧基当量是与合成例1相同地求出的。
(实施例1)
加入聚合物A(100g)Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、30g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例2)
加入聚合物B(100g)Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例3)
加入聚合物B(100g)Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL 200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为200m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例4)
加入聚合物B(100g)Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL RY200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为120m2/g]、日本Aerosil公司制、10g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例5)
加入聚合物B(100g)Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、1,5-二氮杂双环[4,3,0]壬烯-5的四苯基硼酸盐(DBN-K、固化促进剂、北興化学公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例6)
加入聚合物B(100g)Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、四正丁基铵正丁基三苯基硼酸盐(P3B、固化促进剂、昭和电工公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例7)
加入聚合物A(20g)、聚合物B(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例8)
加入聚合物A(40g)、聚合物B(60g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例9)
加入聚合物A(20g)、聚合物B(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILRY200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为120m2/g]、日本Aerosil公司制、7g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例10)
加入聚合物A(20g)、聚合物C(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例11)
加入聚合物A(20g)、聚合物D(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、20g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例12)
加入聚合物E(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、15g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例13)
加入聚合物A(20g)、聚合物E(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、15g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例14)
加入聚合物F(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、25g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(实施例15)
加入聚合物A(20g)、聚合物F(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSILR8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、25g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例1)
加入聚合物A(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例2)
加入聚合物A(20g)、聚合物B(80g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、Sandstab P-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例3)
加入聚合物A(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SANAPRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、10g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例4)
加入聚合物E(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、25g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例5)
加入聚合物B(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL RY200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为120m2/g]、日本Aerosil公司制、10g),AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]日本Aerosil公司制、10g)混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例6)
加入聚合物E(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、20g)、U-CAT SA 102(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、3g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(比较例7)
加入聚合物B(100g)、Rikasid MH-700G(酸酐、新日本理化公司制、25g)、三环己基膦(固化促进剂、SAN APRO公司制、0.5g)、SandstabP-EPQ(防氧化剂、Clariant公司制、0.1g)、AEROSIL R8200(氧化硅微粒[三甲基甲硅烷基处理、比表面积为140m2/g]、日本Aerosil公司制、10g),混合后,进行脱泡,得到密封剂。
(评价)
对实施例及比较例中制作的密封剂及其固化物进行了以下的评价。固化物是将实施例及比较例中制作的密封剂填充到模具中,以100℃×3小时、130℃×3小时固化,制成了厚1mm的固化物。将结果表示于表1~3中。
(1)25℃的粘度的测定
对实施例及比较例中得到的密封剂,使用E型粘度计(东机产业公司制、TV-22型),测定了25℃的5rpm的粘度(mPa·s)。
(2)25℃的触变值的测定
对实施例及比较例中得到的密封剂,使用E型粘度计(东机产业公司制、TV-22型)测定25℃的1rpm的粘度、10rpm的粘度,通过将1rpm的粘度的值用10rpm的粘度的值除(1rpm的粘度/10rpm的粘度),算出触变值。
(3)升温时的最低粘度的测定
对实施例及比较例中得到的密封剂,使用平行板型流变仪(REOLOGICA公司制、DAR-2000),测定了从25℃到密封剂的固化温度的温度区域的1s-1的最低粘度(mPa·s)。升温速度是从25℃到固化温度以20℃/分钟使温度上升,其后测定至在固化温度下引起明显的粘度上升。
(4)荧光体的沉降性
向实施例、比较例中得到的密封剂100重量份中,加入YAG/Ce荧光体粉末[Y3Al5O12:Ce、平均粒径为2.5μm、最大粒径为35μm、比重为4.7]4重量份,进行搅拌、脱泡。将该加入荧光体的密封剂加入透明的玻璃溶液中,以100℃×3小时、130℃×3小时进行固化。固化后,利用目视观察了固化物中的荧光体。将没有荧光体的沉降的情况评价为“◎”,将有轻微的荧光体的沉降的情况评价为“○”,将有荧光体的沉降的情况评价为“△”,将荧光体的沉降明显的情况评价为“×”。
(5)密封剂的涂刷量
在带有引线电极的外罩材料(PPA)上,利用芯片焊接材料安装主发光峰为460nm的发光元件,向将发光元件与引线电极用金属丝电连接的光半导体元件中,使用分配器填充实施例及比较例中制作的密封剂,直至外罩材料被密封剂完全地填充,利用显微镜观察其涂刷量。对样品数20个进行观察,将没有密封剂的涂刷量的不均的情况评价为“◎”,将有轻微的密封剂的涂刷量的不均的情况评价为“○”,将有密封剂的涂刷量的不均的情况评价为“△”,将密封剂的涂刷量的不均明显的情况评价为“×”。
(6)密封剂形状
在带有引线电极的外罩材料(PPA)上,利用芯片焊接材料安装主发光峰为460nm的发光元件,向将发光元件与引线电极用金属丝电连接的光半导体元件中,使用分配器填充实施例及比较例中制作的密封剂,直至外罩材料被密封剂完全地填充,利用显微镜观察其形状。将基本上没有形状的不均的情况评价为“○”,将有少量形状的不均的情况评价为“△”,将形状的不均很多的情况评价为“×”。
(7)颜色不均
在带有引线电极的外罩材料(PPA)上,利用芯片焊接材料安装主发光峰为460nm的发光元件,在将发光元件与引线电极用金属丝电连接时,使用分配器填充实施例及比较例中制作的密封剂,直至外罩材料被密封剂完全地填充,选择在填充量方面没有不均的光半导体元件的样品,以100℃×3小时、130℃×3小时进行固化。以20mA使该发光元件10个同时发光,穿过乳白色的基板,利用目视观察所得的光半导体元件(组件)。将在光半导体元件之间没有颜色的不均的情况评价为“◎”,将在光半导体元件之间有轻微的颜色的不均的情况评价为“○”,将在光半导体元件之间有颜色的不均的情况评价为“△”,将在光半导体元件之间颜色的不均明显的情况评价为“×”。
(8)初期光线透过率
使用厚1mm的固化物,利用日立制作所公司制U-4000,对400nm的光线透过率进行了测定。
(9)耐光性试验后的光线透过率
在高压水银灯上安装去除波长340nm以下的光的滤光器,对厚1mm的固化物以100mW/cm2照射24小时,利用日立制作所公司制U-4000,对400nm的光线透过率进行了测定。将从初期算起的光线透过率的降低率小于5%的情况评价为“◎”,将小于10%的情况评价为“○”,将10~小于40%的情况评价为“△”,将40以上的情况评价为“×”。
(10)耐热性试验后的光线透过率
将厚1mm的固化物在150℃的烤炉中放置500及2000小时,利用日立制作所公司制U-4000,对400nm的光线透过率进行了测定。将从初期算起的光线透过率的降低率小于5%的情况评价为“◎”,将小于10%的情况评价为“○”,将10~小于40%的情况评价为“△”,将40以上的情况评价为“×”。
[表2]
[表3]
工业上的利用可能性
根据本发明,可以提供一种光半导体用密封剂,其在透明性、耐热性、密合性方面优异,可以稳定地控制将光半导体元件的发光元件密封时的密封剂的形状,并且可以防止荧光体的沉降。另外,可以提供一种使用该光半导体用密封剂制成的光半导体元件。
Claims (10)
1.一种光半导体元件用密封剂,其特征在于,
含有:在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂、与所述含环状醚的基团反应的热固化剂以及氧化硅微粒,
使用E型粘度计得到的25℃下5rpm时的粘度为500~1万mPa·s,通过将使用E型粘度计得到的25℃下1rpm时的粘度用10rpm粘度除(1rpm时的粘度/10rpm时的粘度)而算出的触变值为1.2~2.5,并且使用平行板型流变仪得到的在自25℃到固化温度的温度区域的1s-1时的最低粘度为100mPa·s以上。
2.根据权利要求1所述的光半导体用热固化性组合物,其特征在于,
在分子内具有含环状醚的基团的有机硅树脂含有以下述通式(1)表示平均组成式的树脂成分,并且所述含环状醚的基团的含量为0.1~50摩尔%,
(R1R2R3SiO1/2)a(R4R5SiO2/2)b(R6SiO3/2)c(SiO4/2)d (1)
通式(1)中,a、b、c及d分别满足a/(a+b+c+d)=0~0.2、b/(a+b+c+d)=0.3~1.0、c/(a+b+c+d)=0~0.5、d/(a+b+c+d)=0~0.3,R1~R6的至少1个表示含环状醚的基团,所述含环状醚的基团以外的R1~R6表示直链状或支链状的碳数为1~8的烃或其氟化物,它们既可以相同,也可以不同。
3.根据权利要求1或2所述的光半导体用密封剂,其特征在于,热固化剂为酸酐化合物。
4.根据权利要求1、2或3所述的光半导体用密封剂,其特征在于,氧化硅微粒的表面被具有三甲基甲硅烷基的有机硅系化合物或具有聚二甲基硅氧烷基的有机硅系化合物进行过表面处理。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的光半导体用密封剂,其特征在于,氧化硅微粒的BET比表面积为30~400m2/g。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的光半导体用密封剂,其特征在于,还含有荧光体。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的光半导体用密封剂,其特征在于,还含有具有下述通式(14)所示结构的固化促进剂,
X+[BR44R45R46R47]- (14)
通式(14)中,R44~R47表示氟基、可以被取代的烷基、可以被取代的链烯基、可以被取代的芳烷基、可以被取代的芳基、可以被取代的脂环基,它们既可以相同,也可以不同,另外,X+表示作为中心元素具有N、S或P的阳离子。
8.根据权利要求7所述的光半导体用密封剂,其特征在于,具有通式(14)所示结构的固化促进剂的通式(14)中的X+具有下述通式(15)所示的结构;
Y+(R48)n (15)
通式(15)中,Y+表示N、S或P,n为3或4,多个R48表示可以被取代的烷基、可以被取代的链烯基、可以被取代的芳烷基、可以被取代的芳基、可以被取代的杂环基、可以被取代的脂环基、可以被取代的甲硅烷基,它们既可以相同,也可以不同。
9.根据权利要求7所述的光半导体用密封剂,其特征在于,具有通式(14)所示结构的固化促进剂的通式(14)中的R44~R47当中,3个是可以被取代的芳基,1个是可以被取代的烷基。
10.一种光半导体元件,其特征在于,其是使用权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的光半导体元件用密封剂而成的。
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