JP6966411B2 - 付加硬化型シリコーン樹脂組成物、その硬化物、及び光半導体装置 - Google Patents

付加硬化型シリコーン樹脂組成物、その硬化物、及び光半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、付加硬化型シリコーン樹脂組成物、その硬化物、及びこれらを用いた光半導体装置に関する。
最近、発光ダイオード(以下、「LED」という)素子の封止材及びダイボンド材は、LED素子の明るさ向上により素子の発熱が大きくなってきたため、耐久性が良好なシリコーン樹脂が使用されている(特許文献1、2)。特にダイボンド材においては樹脂が軟らかすぎると、ダイボンド工程の後に行われるワイヤーボンディング工程において、ボンディングができないという不具合が発生するため、高硬度のダイボンド材が求められている。
また、LEDデバイスは近年小型化が進んでおり、より接着性の高いダイボンド剤が求められている。ダイボンド剤の接着力が不十分であると、LEDの製造におけるワイヤーボンディング工程でチップの剥離が発生してしまうなど、製造面で致命的な問題となる。これまのシリコーンダイボンド材は耐久性に優れるものの、接着性が不十分であり、より高いダイシェア強度を有する材料が望まれている。
特開2006−342200号公報 特開2010−285571号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、硬度及びダイシェア強度に優れた硬化物を与える付加硬化型シリコーン樹脂組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、
(A)下記平均組成式(1)で表され、25℃における粘度が500mPa・s以下であるオルガノポリシロキサン、
(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (1)
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよいアルケニル基である。a,b,c,d,e,fおよびgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0,f≧0,およびg≧0を満たす数であり、ただし、b+c+e>0かつa+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(B)下記平均組成式(2)で表される分岐状のオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して70〜95質量部、
(R SiO1/2(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (2)
(式中、R及びRは上記と同様である。h,i,j,k,l,m,nおよびoはそれぞれ、h≧0、i>0,j≧0、k≧0、l≧0,m≧0,n≧0,およびo≧0を満たす数であり、ただし、m+n+o>0かつh+i+j+k+l+m+n+o=1を満たす数である。)
(C)下記平均組成式(3)で表され、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
SiO(4−p−q)/2 (3)
(式中、Rは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、p及びqは、0.7≦p≦2.1、0.001≦q≦1.0、かつ0.8≦p+q≦3.0を満たす数である。)
(D)白金族金属系触媒、
を含有するものであることを特徴とする付加硬化型シリコーン樹脂組成物を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン樹脂組成物であれば、硬度及びダイシェア強度に優れた硬化物を与えることができる。
本発明では、前記(A)成分が下記平均組成式(1a)で表される分岐状オルガノポリシロキサンであることが好ましい。
(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO3/2(RSiO3/2 (1a)
(式中、a,b,e,fは、a+b>0、b+e>0、e+f>0であり、かつ、a+b+e+f=1を満たす数である。)
このような付加硬化型シリコーン樹脂組成物であれば、硬度及びダイシェア強度により優れた硬化物を与えることができる。
本発明では、前記組成物中のアルケニル基以外のケイ素原子に結合した全一価炭化水素基の80モル%以上がメチル基であることが好ましい。
このような付加硬化型シリコーン樹脂組成物であれば、耐熱性、耐光性(耐紫外線性)、及び、熱ならびに紫外線等のストレスによる変色などの劣化に対する耐性に優れた硬化物を与えることができる。
本発明では、更に、有機過酸化物を含むものであることが好ましい。
このような付加硬化型シリコーン樹脂組成物であれば、さらに強度の向上した硬化物を与えることができる。
この場合、前記有機過酸化物が、1,6−ビス(t−ブチルペルオキシカルボニルオキシ)ヘキサンであることがより好ましい。
このような付加硬化型シリコーン樹脂組成物であれば、さらに一層強度の向上した硬化物を与えることができる。
また、本発明は、上記付加硬化型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シリコーン硬化物を提供する。
このようなシリコーン硬化物であれば、硬度及びダイシェア強度に優れ、基板・LEDチップ等への接着力が高い組成物、特にLED素子等のダイボンディングに用いられるダイボンド材として有用である。
また、本発明は、上記シリコーン硬化物で光半導体素子がダイボンディングされたものである光半導体装置を提供する。
このような光半導体装置であれば、硬度及びダイシェア強度に優れ、基板・LEDチップ等への接着力が高いダイボンド材として上記シリコーン硬化物を用いているため、信頼性が高いものとなる。
以上のように、本発明の付加硬化型シリコーン樹脂組成物であれば、硬度及びダイシェア強度に優れたシリコーン硬化物を与え、LED素子等のダイボンディングに用いられるダイボンド材として特に有用なものである。そして、ダイボンド工程の後に行われるワイヤーボンディング工程において、チップの剥離や、ボンディングができないという不具合が発生し難いため、このシリコーン硬化物で光半導体素子がダイボンディングされた光半導体装置は、信頼性が高く、その生産性も向上する。
上述のように、硬度及びダイシェア強度に優れた硬化物を与え、LED素子等のダイボンディングに用いられるダイボンド材となるシリコーン硬化物を与えるシリコーン組成物の開発が求められていた。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、後述する(A)、(B)、(C)、及び(D)成分を含む付加硬化型シリコーン組成物であれば、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、(A)下記平均組成式(1)で表され、25℃における粘度が500mPa・s以下であるオルガノポリシロキサン、
(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (1)
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよいアルケニル基である。a,b,c,d,e,fおよびgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0,f≧0,およびg≧0を満たす数であり、ただし、b+c+e>0かつa+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(B)下記平均組成式(2)で表される分岐状のオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して70〜95質量部、
(R SiO1/2(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (2)
(式中、R及びRは上記と同様である。h,i,j,k,l,m,nおよびoはそれぞれ、h≧0、i>0,j≧0、k≧0、l≧0,m≧0,n≧0,およびo≧0を満たす数であり、ただし、m+n+o>0かつh+i+j+k+l+m+n+o=1を満たす数である。)
(C)下記平均組成式(3)で表され、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
SiO(4−p−q)/2 (3)
(式中、Rは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、p及びqは、0.7≦p≦2.1、0.001≦q≦1.0、かつ0.8≦p+q≦3.0を満たす数である。)
(D)白金族金属系触媒、
を含有するものであることを特徴とする付加硬化型シリコーン樹脂組成物である。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[付加硬化型シリコーン組成物]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、後述する(A)〜(D)成分を含有するものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
<(A)成分>
(A)成分は、下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサンである。
(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (1)
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよいアルケニル基である。a,b,c,d,e,fおよびgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0,f≧0,およびg≧0を満たす数であり、ただし、b+c+e>0かつa+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(A)成分の粘度は、25℃における回転粘度計による測定値が500mPa・s以下であり、100mPa・s以下であることが好ましい。500mPa・sを超える場合には、組成物の粘度が高くなるため、ダイボンダーによってLED基板に組成物を塗布する工程において取り扱いが困難である。なお、以下において特に断らない限り、粘度は25℃における回転粘度計による測定値である。
で表されるアルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基としては、アルケニル基を有しないものであれば特に限定されるものではないが、炭素数1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素が好ましい。この一価炭化水素としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、クロロメチル基、クロロプロピル基、クロロシクロヘキシル基等のハロゲン化炭化水素基等が例示される。好ましくはアルキル基であり、特に好ましいのはメチル基である。
で表されるアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、エチニル基等の炭素数2〜10、特に2〜6のアルケニル基が好ましく、特にビニル基が好ましい。
(A)成分は下記平均組成式(1a)で表される分岐状オルガノポリシロキサンであることが好ましい。
(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO3/2(RSiO3/2 (1a)
(式中、a,b,e,fは、a+b>0、b+e>0、e+f>0であり、かつ、a+b+e+f=1を満たす数である。)
分岐状オルガノポリシロキサンの具体例としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
((CH=CH)(CHSiO1/20.5((CH)SiO3/20.5
((CH=CH)(CHSiO1/20.5((CH=CH)SiO3/20.5
((CH=CH)(CHSiO1/20.5((CH)SiO3/20.3((CH=CH)SiO3/20.2
((CHSiO1/20.4((CH=CH)SiO3/20.6
((CHSiO1/20.4((CH)SiO3/20.3((CH=CH)SiO3/20.3
(A)成分は、直鎖状の分子構造を有するオルガノポリシロキサンを使用してもよい。
(A)成分の直鎖状オルガノポリシロキサンの具体例としては、両末端メチルフェニルビニル基封鎖ジフェニルシロキサン、片末端メチルフェニルビニル基片末端ジフェニルビニル基封鎖ジフェニルシロキサン、両末端ジフェニルビニル基封鎖ジフェニルシロキサン、両末端ジフェニルビニル基封鎖ジフェニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルビニル基封鎖ジフェニルシロキサン、片末端ジメチルビニル基片末端メチルフェニルビニル基封鎖ジフェニルシロキサン、両末端ジメチルビニル基封鎖メチルフェニルシロキサン、片末端ジメチルビニル基片末端メチルフェニルビニル基封鎖メチルフェニルシロキサン等が挙げられる。上記オルガノポリシロキサンは一種単独でも二種以上を併用してもよい。
上記直鎖状オルガノポリシロキサンの他の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006966411
Figure 0006966411
Figure 0006966411
(上記式中、括弧内のシロキサン単位の配列順は任意である。)
(A)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<(B)成分>
(B)成分は下記平均組成式(2)で表される分岐状オルガノポリシロキサンである。
(R SiO1/2(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (2)
(式中、R及びRは上記と同様である。h,i,j,k,l,m,nおよびoはそれぞれ、h≧0、i>0,j≧0、k≧0、l≧0,m≧0,n≧0,およびo≧0を満たす数であり、ただし、m+n+o>0かつh+i+j+k+l+m+n+o=1を満たす数である。)
は、(A)成分において例示されたものと同様のものが挙げられ、好ましくはアルキル基であり、特に好ましいのはメチル基である。
は、(A)成分において例示されたものと同様のものが挙げられ、好ましくは炭素数2〜10のアルケニル基、より好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基であり、特にビニル基が好ましい。
上記平均組成式(2)中、hは0〜0.65、iは0.1〜0.65、jは0〜0.65、kは0〜0.5、lは0〜0.5、mは0〜0.8、nは0〜0.8、oは0〜0.6の数であることが好ましい。m+n+oは好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1〜0.9であり、特に0.2〜0.6の数であることが好ましい。
(B)成分中、ケイ素原子に結合したアルケニル基の含有量は、(B)成分100gああたり0.01〜1molの範囲であることが好ましく、0.1〜0.6molの範囲であることがより好ましい。上記含有量が0.01〜1molの範囲であると、架橋反応が十分に進行し、より高い硬度の硬化物が得られる。
(B)成分のオルガノポリシロキサンは、単離のしやすさの点から重量平均分子量が500〜100,000の範囲であるものが好適である。
上記(B)成分は、R SiO1/2単位を有すること(即ち、i>0であること)により、本発明の組成物から得られる硬化物に接着強度を与える事ができる。また、(B)成分は、SiO4/2単位及び/又はSiO3/2単位からなる分岐構造を必須とするが、さらにメチルビニルシロキシ単位、ジメチルシロキシ単位等のSiO2/2(SiO)単位、ジメチルビニルシロキシ単位、トリメチルシロキシ単位等のSiO1/2単位を含んでもよい。SiO4/2単位及び/又はSiO3/2単位の含有量は、好ましくは(B)成分のオルガノポリシロキサン樹脂中の全シロキサン単位の5モル%以上、より好ましくは10モル〜90モル%、特に好ましくは20〜60モル%である。
(B)成分の配合量は、(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して70〜95質量部であり、好ましくは75〜95質量部であり、より好ましくは80〜90質量部である。(B)成分の配合量が70質量部未満の場合には、接着性に劣ったり、高硬度の硬化物が得られないことがあり、95質量部を超える場合には、組成物の粘度が著しく高くなり、転写することが困難となり、組成物をダイボンド材などに用いる際の取り扱いが困難になる。
(B)成分の分岐状オルガノポリシロキサンの具体例としては、例えば、以下のものが挙げられる。
((CH=CH)SiO1/20.1((CH=CH)(CHSiO1/20.2((CHSiO1/20.35(SiO4/20.35
((CH=CH)SiO1/20.2((CHSiO1/20.1(SiO4/20.7
((CH=CH)SiO1/20.07((CHSiO1/20.4(SiO /20.53
((CH=CH)SiO1/20.14((CHSiO1/20.32(SiO /20.54
((CH=CH)SiO1/20.07((CHSiO1/20.33(SiO /20.6
((CH=CH)SiO1/20.1((CHSiO1/20.1((CHSiO)0.2((CH)SiO3/20.6
((CH=CH)SiO1/20.07((CHSiO1/20.13((CHSiO)0.2(SiO4/20.6
((CH=CH)SiO1/20.3(SiO4/20.7
((CH=CH)SiO1/20.2((CH)SiO3/20.8
((CH=CH)SiO1/20.2((CH)SiO3/20.6(SiO4/20.2
(B)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<(C)成分>
(C)成分は、(A)成分及び(B)成分中に含まれるアルケニル基とヒドロシリル化反応により架橋する架橋剤として作用する。(C)成分は、下記平均組成式(3)で表され、ケイ素原子に結合した水素原子(即ち、Si−H基)を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
SiO(4−p−q)/2 (3)
(式中、Rは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、p及びqは、0.7≦p≦2.1、0.001≦q≦1.0、かつ0.8≦p+q≦3.0、好ましくは1.0≦p≦2.0、0.01≦q≦1.0、かつ1.5≦p+q≦2.5を満たす数である。)
(C)成分の25℃における粘度は、好ましくは100mPa・s以下、より好ましくは5〜100mPa・sの範囲である。
は、(A)成分においてRとして例示されたものと同様のものが挙げられ、好ましくはアルキル基であり、特に好ましいのはメチル基である。
なお、本発明の組成物中のRおよびRで表されるアルケニル基以外のケイ素原子に結合した全一価炭化水素基の全数に占めるメチル基の割合は80モル%以上である(前記全一価炭化水素基の80モル%以上がメチル基である)ことが好ましく、特に90モル%以上であることが、耐熱性、耐光性(耐紫外線性)、及び、熱ならびに紫外線等のストレスによる変色などの劣化に対する耐性に優れるため好ましい。
(C)成分は、ケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)を1分子中に少なくとも2個有し、好ましくは2〜200個、より好ましくは3〜100個、特に好ましくは4〜50個である。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、一分子中のケイ素原子の数は好ましくは2〜300個、より好ましくは3〜200個である。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)メチルシラン、トリス(ハイドロジェンジメチルシロキシ)フェニルシラン、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・メチルフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、(CHHSiO1/2単位と(CHSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CHHSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CHHSiO1/2単位とSiO4/2単位と(CSiO1/2単位とからなる共重合体等が挙げられるほか、下記一般式(4)又は(5)で表されるものが挙げられる。
SiO[SiR(H)O]SiR (4)
環状の[SiR(H)O] (5)
(式中、Rは前記のとおりであり、rは2〜40、好ましくは8〜35の整数であり、sは6〜8の整数である。)
(C)成分の具体例としては、下記一般式(6)で表されるものや、
MeSiO[SiMe(H)O]SiMe (6)
(式中、rは前記のとおりである。Meはメチル基である。)
下記式で表されるもの等が挙げられる。
Figure 0006966411
Figure 0006966411
Figure 0006966411
(上記式中、括弧内のシロキサン単位の配列順は任意である。)
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(C)成分の配合量は、架橋のバランスの観点から、(A)および(B)成分中の全ケイ素原子に結合したアルケニル基の合計数に対して(C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)の数が好ましくは0.5〜5.0倍、より好ましくは0.7〜3.0倍となる量である。このような範囲であれば、架橋が十分に進行し、硬度に優れた硬化物が得られる。
<(D)成分>
(D)成分の白金族金属系触媒は、前記(A)〜(C)成分のヒドロシリル化反応を進行及び促進させるための成分である。
白金族金属系触媒は、特に限定されず、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属;塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサンまたはアセチレン化合物との配位化合物等の白金化合物、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属化合物等が挙げられるが、(A)〜(C)成分との相溶性が良好であり、クロル不純物をほとんど含有しないので、好ましくは塩化白金酸をシリコーン変性したものである。
(D)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(D)成分の配合量は、触媒としての有効量であればよいが、(A)〜(C)成分の合計に対して、好ましくは白金族金属元素の質量換算で1〜500ppm、好ましくは3〜100ppm、より好ましくは5〜40ppmである。この配合量を適切なものとすると、ヒドロシリル化反応をより効果的に促進させることができる。
<その他の成分>
本発明の組成物は、上記(A)〜(D)成分以外にも、以下に例示するその他の成分を配合してもよい。
有機過酸化物:
本発明においては、有機過酸化物を添加することにより、さらなる樹脂強度の向上を達成することができる。
有機過酸化物としては、例えば、1,6−ビス(t−ブチルペルオキシカルボニルオキシ)ヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート、o−メチルベンゾイルパーオキサイド、p−メチルベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、1,1―ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,3−トリメチルシクロヘキサン、ジ(4−メチルベンゾイルパーオキシ)ヘキサメチレンビスカーボネート等が挙げられるが、1,6−ビス(t−ブチルペルオキシカルボニルオキシ)ヘキサンが好ましい。その添加量は、有効量でよいが、通常、(A)・(B)成分のオルガノポリシロキサン合計量100質量部にたいして0.01〜5質量部、特に0.05〜3質量部を配合することが好ましい。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
反応抑制剤:
本発明の組成物には、必要に応じて(D)成分の付加反応触媒に対して硬化抑制効果を持つ化合物とされている従来公知の反応抑制剤(反応制御剤)を使用することができる。この反応抑制剤としては、トリフェニルホスフィン等のリン含有化合物;トリブチルアミンやテトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール等の窒素含有化合物;硫黄含有化合物;アセチレン系化合物;ハイドロパーオキシ化合物;マレイン酸誘導体等が例示される。
反応抑制剤による硬化抑制効果の度合いは、反応抑制剤の化学構造によって大きく異なるため、反応抑制剤の配合量は、使用する反応抑制剤ごとに最適な量に調整することが好ましい。通常は、(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分の合計100質量部に対して0.001〜5質量部が好ましい。
接着性向上剤:
本組成物には樹脂に対する接着性を高めるために、接着性向上剤を添加してもよい。接着性向上剤としては、付加反応硬化型である本発明の組成物に自己接着性を付与する観点から、接着性を付与する官能基を含有するシラン、シロキサン等の有機ケイ素化合物、非シリコーン系有機化合物等が用いられる。
接着性を付与する官能基の具体例としては、ケイ素原子に結合したビニル基、アリル基等のアルケニル基、水素原子;炭素原子を介してケイ素原子に結合したエポキシ基(例えば、γ−グリシドキシプロピル基、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基等)や、アクリロキシ基(例えば、γ−アクリロキシプロピル基等)もしくはメタクリロキシ基(例えば、γ−メタクリロキシプロピル基等);アルコキシシリル基(例えば、エステル構造、ウレタン構造、エーテル構造を1〜2個含有してもよいアルキレン基を介してケイ素原子に結合したトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基等のアルコキシシリル基等)等が挙げられる。
接着性を付与する官能基を含有する有機ケイ素化合物は、シランカップリング剤、アルコキシシリル基と有機官能性基を有するシロキサン、反応性有機基を有する有機化合物にアルコキシシリル基を導入した化合物等が例示される。
非シリコーン系有機化合物としては、例えば、有機酸アリルエステル、エポキシ基開環触媒、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物、有機アルミニウム化合物等が挙げられる。
充填剤:
本発明の組成物には、結晶性シリカ、中空フィラー、シルセスキオキサン等の無機質充填剤、及びこれらの充填剤をオルガノアルコキシシラン化合物、オルガノクロロシラン化合物、オルガノシラザン化合物、低分子量シロキサン化合物等の有機ケイ素化合物により表面疎水化処理した充填剤等;シリコーンゴムパウダー、シリコーンレジンパウダー等を充填することが出来る。本成分としては、特にチクソ性を付与できる充填剤を使用することが好ましく、チクソ性を付与することによって作業性、ダイシェア強度に優れる硬化物を得ることができる。
これらのその他の成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
なお、ダイボンディング(転写法)における作業性が良好になるため、本発明の付加硬化型シリコーン樹脂組成物の粘度は、25℃において5〜100Pa・sが好ましく、より好ましくは20〜50Pa・sである。
[硬化物]
さらに、本発明は、付加硬化型シリコーン組成物の硬化物(シリコーン硬化物)を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化は、公知の条件で行えばよく、一例としては100〜180℃において10分〜5時間の条件で硬化させることが出来る。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物は、基板・LEDチップ等への接着力が高い組成物、特にLED素子等のダイボンディングに用いられるダイボンド材として有用である。以上のように、本発明のシリコーン硬化物であれば、基板・LEDチップ等への接着力が高い接着剤とすることができる。
[光半導体装置]
さらに、本発明は、上記硬化物で光半導体素子がダイボンディングされたものである光半導体装置を提供する。
本発明の組成物を用いて光半導体素子をダイボンディングする方法の一例としては、本発明の組成物をシリンジに充填し、ディスペンサを用いてパッケージ等の基体上に乾燥状態で5〜100μmの厚さとなるように塗布した後、塗布した組成物上に光半導体素子(例えば、発光ダイオード)を配し、該組成物を硬化させることにより、光半導体素子を基体上にダイボンディングする方法が挙げられる。またスキージ皿に組成物を載せ、スキージしながらスタンピングによる方法で基体上に乾燥状態で5〜100μmの厚さとなるように塗布した後、塗布した組成物上に光半導体素子を配し、該組成物を硬化させることにより、光半導体素子を基体上にダイボンディングする方法でも良い。組成物の硬化条件は、上述のとおりとすればよい。こうして信頼性の高い、本発明のシリコーン硬化物で光半導体素子がダイボンディングされた光半導体装置とすることができる。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を何ら制限するものではない。なお、分子量はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)における標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。25℃における粘度は回転粘度計による測定値である。
また、各シロキサン単位の略号の意味は下記のとおりである。
M:(CHSiO1/2
Vi:(CH=CH)(CHSiO1/2
Vi3:(CH=CH)SiO1/2
D:(CHSiO2/2
:H(CH)SiO2/2
Vi:(CH=CH)(CH)SiO
T:(CH)SiO3/2
Q:SiO4/2
[合成例1]
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた3,000mLの4つ口フラスコに[(CHO)SiO1/2[(CHO)SiO]で表されるオルガノポリシロキサンを352.5g、ヘキサビニルジシロキサンを45.6g、ヘキサメチルジシロキサンを182.3g、イソプロパノール58gを入れ、撹拌しつつメタンスルホン酸6.7gを滴下した。その後、水90gを滴下し、65℃で2時間混合し、反応を行った。そこへキシレン700gを投入したのち、50%水酸化カリウム水溶液10.9gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、120℃で5時間反応を行った。添加剤としてメタンスルホン酸3.5gを添加し、120℃で2時間中和処理を行った。冷却後、濾過を行って、平均構造MVi3 0.070.40.53の分岐状オルガノポリシロキサン(B−1:分子量3,350、固形分に対するビニル基量0.287mol/100g)を得た。
[合成例2]
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた3,000mLの4つ口フラスコに[(CHO)SiO1/2[(CHO)SiO]で表されるオルガノポリシロキサンを353.5g、ヘキサビニルジシロキサンを94.8g、ヘキサメチルジシロキサンを145.8g、イソプロパノール59gを入れ、撹拌しつつメタンスルホン酸7.5gを滴下した。その後、水90gを滴下し、65℃で2時間混合し、反応を行った。そこへキシレン800gを投入したのち、50%水酸化カリウム水溶液12.3gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、120℃で5時間反応を行った。添加剤としてメタンスルホン酸3.9gを添加し、120℃で2時間中和処理を行った。冷却後、濾過を行って、平均構造MVi3 0.140.320.54の分岐状オルガノポリシロキサン(B−2:分子量3,630、固形分に対するビニル基量0.567mol/100g)を得た。
[合成例3]
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた3000mLの4つ口フラスコに[(CHO)SiO1/2[(CHO)SiO]で表されるオルガノポリシロキサンを352.5g、ヘキサビニルジシロキサンを38.6g、ヘキサメチルジシロキサンを133.7g、イソプロパノール52gを入れ、撹拌しつつメタンスルホン酸7.1gを滴下した。その後、水90gを滴下し、65℃で2時間混合し、反応を行った。そこへキシレン600gを投入したのち、50%水酸化カリウム水溶液13.3gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、120℃で5時間反応を行った。添加剤としてメタンスルホン酸4.3gを添加し、120℃で2時間中和処理を行った。冷却後、濾過を行って、平均構造MVi3 0.070.330.60の分岐状オルガノポリシロキサン(B−3:分子量7,890、固形分に対するビニル基量0.263mol/100g)を得た。
[合成例4]
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた3000mLの4つ口フラスコにメチルトリメトキシシランを408.0g、ヘキサビニルジシロキサンを70.2g、ジメチルジメトキシシランを63.0g、イソプロパノール54gを入れ、撹拌しつつメタンスルホン酸6.8gを滴下した。その後、水90gを滴下し、65℃で2時間混合し、反応を行った。そこへキシレン600gを投入したのち、50%水酸化カリウム水溶液11.1gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、120℃で5時間反応を行った。添加剤としてメタンスルホン酸3.5gを添加し、120℃で2時間中和処理を行った。冷却後、濾過を行って、平均構造MVi3 0.140.140.72の分岐状オルガノポリシロキサン(B−4:分子量2,890、固形分に対するビニル基量0.586mol/100g)を得た。
[比較合成例1]
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた3000mLの4つ口フラスコに[(CHO)SiO1/2[(CHO)SiO]で表されるオルガノポリシロキサンを352.5g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンを111.6g、ヘキサメチルジシロキサンを89.2g、イソプロパノール55gを入れ、撹拌しつつメタンスルホン酸7.0gを滴下した。その後、水90gを滴下し、65℃で2時間混合し、反応を行った。そこへキシレン550gを投入したのち、50%水酸化カリウム水溶液11.4gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、120℃で5時間反応を行った。添加剤としてメタンスルホン酸3.7gを添加し、120℃で2時間中和処理を行った。冷却後、濾過を行って、平均構造MVi 0.210.230.56の分岐状オルガノポリシロキサン(B−6:分子量7,890)を得た。
[合成例5]
六塩化白金酸と1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンとの反応生成物を、白金含有量が0.004質量%となるように、粘度60mPa・s、MVi 40で表される直鎖状のジメチルポリシロキサンで稀釈して白金触媒(D)を調製した。
[実施例1〜5、比較例1〜3]
表1に示す配合量で下記の各成分を混合し、付加硬化型シリコーン組成物を調製した。
なお、表1における各成分の数値は質量部を表す。[Si−H]/[Si−Vi]値は、(A)成分および(B)成分中の全ケイ素原子に結合したアルケニル基の合計数に対する(C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)の数の比(モル比)を表す。
(A)成分:
(A−1)MVi 0.470.53で表される、分岐状のオルガノポリシロキサン(25℃における粘度17mPa・s)
(A−2)MVi 0.00970.9903(MVi 204)で表される、両末端がビニル基で封鎖された直鎖状のジメチルポリシロキサン(25℃における粘度600mPa・s)
(B)成分:
(B−1)合成例1で得られた分岐状オルガノポリシロキサン
(B−2)合成例2で得られた分岐状オルガノポリシロキサン
(B−3)合成例3で得られた分岐状オルガノポリシロキサン
(B−4)合成例4で得られた分岐状オルガノポリシロキサン
(比較成分):
(B−5)MVi 0.0640.3980.538(MVi 1.27.410)で表される分岐状オルガノポリシロキサン(固形分に対するビニル基量0.085mol/100g)
(B−6)比較合成例1で得られた分岐状オルガノポリシロキサン
(C)成分:
(C)M0.0370.266 0.697(M14.5 38)で表されるメチルハイドロジェンシロキサン
(D)成分:
(D)合成例5で得られた白金触媒
その他の成分:
(E)反応抑制剤:1−エチニルシクロヘキサノール
(F−1)接着性向上剤:DVi で表される環状オルガノポリシロキサン
(F−2)接着性向上剤:トリアリルイソシアヌレート
(F−3)接着性向上剤:下記式で表される化合物
Figure 0006966411
(G)有機過酸化物:1,6−ビス(t−ブチルペルオキシカルボニルオキシ)ヘキサン
実施例1〜5、比較例1〜3で得られた付加硬化型シリコーン樹脂組成物について、下記の評価を行い、結果を表2に示した。
[硬度]
組成物を2mm厚になるよう型に流し込み、150℃×4時間の条件で硬化させた硬化物のTypeD硬度をJIS K6253 に準拠して測定した。
[ダイシェア強度]
組成物をダイボンダー(ASM社製、AD−830)を用いて、SMD5050パッケージ(I−CHIUN PRECSION INDUSTRY CO.製、樹脂部:ポリフタルアミド)の銀メッキ電極部に対して、スタンピングにより定量転写し、その上に光半導体素子(SemiLEDs社製、EV−B35A、35mil)を搭載した。作製したパッケージを150℃のオーブンで2時間加熱し、組成物を硬化したのち、ボンドテスター(Dage社製、Series4000を用いてダイシェア強度の測定を行った。
組成物の粘度が100mPa・sを超え、スタンピングによる転写ができなかったものは「転写不可」とした。
Figure 0006966411
Figure 0006966411
表2に示したように、実施例1〜5では何れも硬化物の硬度及びダイシェア強度に優れ、ダイボンド剤として優れたものであった。
一方、比較例1及び2では(B)成分がトリアルケニルシリル基(R SiO1/2単位)を有しないものであるため、硬化物のダイシェア強度が劣り、ダイボンド剤として不十分なものであった。
また、比較例3は、(B)成分がトリアルケニルシリル基を含む分岐状オルガノポリシロキサンを含むものの、(A)成分の粘度が高いため転写性に劣り、ダイボンディングが出来なかった。
以上のように、本発明の付加硬化型シリコーン樹脂組成物は、硬度及びダイシェア強度に優れたシリコーン硬化物を与え、光半導体素子等のダイボンディングに用いられるダイボンド材として特に有用である。特に、この特長により、ダイボンド工程の後に行われるワイヤーボンディング工程において、チップの剥離や、ボンディングができないという不具合が発生し難いため、このシリコーン硬化物で光半導体素子がダイボンディングされた光半導体装置は、信頼性が高くなるうえ、装置の生産性も向上する。このため、本発明の付加硬化型シリコーン樹脂組成物及びその硬化物は、光半導体装置の技術分野において利用価値が高い。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (6)

  1. (A)下記平均組成式(1)で表され、25℃における粘度が500mPa・s以下である分岐状オルガノポリシロキサン、
    (R SiO 1/2 (R SiO 1/2 (R SiO 3/2 (R SiO 3/2 (1a)
    (式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよいアルケニル基である。a,b,e,fは、a+b>0、b+e>0、e+f>0であり、かつ、a+b+e+f=1を満たす数である。
    (B)下記平均組成式(2)で表される分岐状のオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部に対して70〜95質量部、
    (R SiO1/2(R SiO1/2(R SiO1/2(RSiO)(R SiO)(RSiO3/2(RSiO3/2(SiO4/2 (2)
    (式中、R及びRは上記と同様である。h,i,j,k,l,m,nおよびoはそれぞれ、h≧0、i>0,j≧0、k≧0、l≧0,m≧0,n≧0,およびo≧0を満たす数であり、ただし、m+n+o>0かつh+i+j+k+l+m+n+o=1を満たす数である。)
    (C)下記平均組成式(3)で表され、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
    SiO(4−p−q)/2 (3)
    (式中、Rは、それぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換または非置換の一価炭化水素基であり、p及びqは、0.7≦p≦2.1、0.001≦q≦1.0、かつ0.8≦p+q≦3.0を満たす数である。)
    (D)白金族金属系触媒、
    を含有するものであることを特徴とする付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
  2. 前記組成物中のアルケニル基以外のケイ素原子に結合した全一価炭化水素基の80モル%以上がメチル基であることを特徴とする請求項1に記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
  3. 更に、有機過酸化物を含むものであることを特徴とする請求項1又は請求項に記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
  4. 前記有機過酸化物が、1,6−ビス(t−ブチルペルオキシカルボニルオキシ)ヘキサンであることを特徴とする請求項に記載の付加硬化型シリコーン樹脂組成物。
  5. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の付加硬化型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シリコーン硬化物。
  6. 請求項に記載のシリコーン硬化物で光半導体素子がダイボンディングされたものであることを特徴とする光半導体装置。
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