JP7248645B2 - 硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び光半導体装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年7月31日に出願された米国特許出願公開第62/539,138号の優先権及び全ての利点を主張するものであり、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
(A)15~35重量%の構成成分(A-1)及び65~85重量%の構成成分(A-2)を含むアルケニル含有オルガノポリシロキサンであって、
構成成分(A-1)は、以下の平均組成式:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
[式中、R1はフェニル基、メチル基、又は2~10個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、全R1基の0.4~50モル%は、2~10個の炭素原子を有するアルケニル基であり、メチル基はR1に含有されるメチル基とフェニル基の合計の90モル%以上を構成し、「a」、「b」、「c」、及び「d」は、以下の条件:0≦a≦0.05、0.9≦b≦1、0≦c≦0.03、0≦d≦0.03、及びa+b+c+d=1を満たす数である]のオルガノポリシロキサンを含み、
構成成分(A-2)は、以下の平均組成式:
(R2 3SiO1/2)e(R2 2SiO2/2)f(R2SiO3/2)g(SiO4/2)h(HO1/2)i
[式中、R2はフェニル基、メチル基、又は2~10個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、全R2基の5~10モル%は、2~10個の炭素原子を有するアルケニル基であり、メチル基はR2に含有されるメチル基とフェニル基の合計の90モル%以上を構成し、「e」、「f」、「g」、「h」及び「i」は、以下の条件:0.4≦e≦0.6、0≦f≦0.05、0≦g≦0.05、0.4≦h≦0.6、0.01≦i≦0.05、及びe+f+g+h=1を満たす数である]のオルガノポリシロキサンを含む、
アルケニル含有オルガノポリシロキサン、
(B)80~100重量%の構成成分(B-1)、0~20重量%の構成成分(B-2)、及び0~10重量%の構成成分(B-3)を含有し、(B-1)、(B-2)、及び(B-3)の各々の割合は、その合計が100重量%であり、(B)成分中のケイ素原子結合水素原子の量が(A)成分中のアルケニル基の含有量の合計1モル当たり0.5~2.0モルの範囲にある量であるように選択される、ケイ素原子結合水素原子含有オルガノポリシロキサンであって、
構成成分(B-1)は、少なくとも0.5重量%のケイ素原子結合水素原子を含有し、以下の平均分子式:
R3 3SiO(R3 2SiO)j(R3HSiO)kSiR3 3
[式中、R3はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR3に含まれる全ての基の90モル%以上を構成し、「j」は0~35の範囲の数であり、「k」は10~100の範囲の数である]で表されるオルガノポリシロキサンを含み、
構成成分(B-2)は、少なくとも0.5重量%のケイ素原子結合水素原子を含有し、以下の平均組成式:
(HR4 2SiO1/2)l(R4 3SiO1/2)m(R4 2SiO2/2)n(R4SiO3/2)o(SiO4/2)p(R5O1/2)q
[式中、R4はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR4に含まれる全ての基の90モル%以上を構成し、R5は、水素原子又は1~10個の炭素原子を有するアルキル基を表し、「l」、「m」、「n」、「o」、「p」及び「q」は、以下の条件:0.4 ≦l≦0.7、0≦m≦0.2、0≦n≦0.05、0≦o≦0.5、0.3≦p≦0.6、0≦q≦0.05、及びl+m+n+o+p=1を満たす数である]で表されるオルガノポリシロキサンを含み、
構成成分(B-3)は、以下の平均分子式:
HR6 2SiO(R6 2SiO)rSiR6 2H
[式中、R6はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR6に含まれる全ての基の少なくとも90モル%を構成し、「r」は10~100の範囲の数である]によって表されるオルガノポリシロキサンを含む、
オルガノポリシロキサン、
(C)(A)成分と(B)成分の合計100重量部当たり0.1~5重量部の量の接着促進剤、及び
(D)組成物を硬化させるのに十分な量の、ヒドロシリル化反応触媒、
を含む。
1 ポリフタレート樹脂製筐体
2 インナーリード
3 ダイパッド
4 接着材
5 LEDチップ
6 ボンディングワイヤ
7 封止材
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
[式中、R1はフェニル基、メチル基、又は2~10個の炭素原子を有するアルケニル基を表す」のオルガノポリシロキサンを含む。R1のアルケニル基は、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、又はヘキセニル基によって例示できる。反応性及び合成の容易さの観点からビニル基が好ましい。しかしながら、全R1基の0.4~50モル%は、アルケニル基である。これは、アルケニル基の含有量が推奨下限を下回ると、組成物の硬化物の機械的強度が低くなり、一方、アルケニル基の含有量が推奨上限を超えると、硬化物が脆くなるからである。更に、R1のメチル基とフェニル基の合計が100%と仮定した場合、メチル基は90モル%以上を構成する必要がある。これは、メチル基の含有量が推奨下限を下回ると、組成物の硬化物が高温で容易に着色し得るからである。更に、上記式中、「a」、「b」、「c」、及び「d」は、シロキサン構造単位の比を表し、以下の条件:0≦a≦0.05、0.9≦b≦1、0≦c≦0.03、0≦d≦0.03、及びa+b+c+d=1を満たす数である。「a」の値が推奨上限を超えると、この構成成分の粘度の著しい低下をもたらす。これは次に、組成物の取扱作業性を損ない、本構成成分が揮発性になるか、又は硬化中に組成物の重量を減少させ、硬化物の硬度を低下させるかのいずれかとなる。一方、「c」及び「d」の値が推奨上限を超える場合、本構成成分の粘度を増加させ、組成物の取扱作業性を損なうか、又は硬化物が脆くなりすぎるかのいずれかとなる。「b」の値は、「a」、「c」、及び「d」の値から決定される。ただし、「b」の値が推奨下限よりも低いと、組成物に所望の粘度を付与すること、又は硬化物に必要な硬度若しくは機械的強度を付与することのいずれかができなくなる。構成成分(A-1)は、直鎖状、環状、部分環状、又は部分分岐状の分子構造を有してもよい。この構成成分は25℃で液状である。この構成成分の25℃における粘度は、3~1,000,000mPa・s、あるいは5~50,000mPa・sの範囲である必要がある。粘度が推奨下限を下回ると、硬化物の機械的強度が低下し、一方、粘度が推奨上限を超えると、組成物の取扱作業性が損なわれる。
(ViMe2SiO1/2)0.012(Me2SiO2/2)0.988
(ViMe2SiO1/2)0.007(Me2SiO2/2)0.993
(Me3SiO1/2)0.007(Me2SiO2/2)0.983(MeViSiO2/2)0.010
(Me3SiO1/2)0.01(MeViSiO1/2)0.01(Me2SiO2/2)0.96(MeSiO3/2)0.02
(ViMe2SiO1/2)0.005(Me2SiO2/2)0.895(MePhSiO2/2)0.100
(MeViSiO2/2)3
(MeViSiO2/2)4
(MeViSiO2/2)5
(R2 3SiO1/2)e(R2 2SiO2/2)f(R2SiO3/2)g(SiO4/2)h(HO1/2)iによって表される。
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.57(HO1/2)0.03
(ViMe2SiO1/2)0.13(Me3SiO1/2)0.35(SiO4/2)0.52(HO1/2)0.02
(ViMePhSiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.45(SiO4/2)0.45(HO1/2)0.03
(ViMe2SiO1/2)0.09(Me3SiO1/2)0.31(SiO4/2)0.60(HO1/2)0.04
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.40(SiO4/2)0.50(HO1/2)0.03
R3 3SiO(R3 2SiO)j(R3HSiO)kSiR3 3によって例示されるオルガノポリシロキサンを含む。
Me3SiO(MeHSiO)10SiMe3
Me3SiO(MeHSiO)80SiMe3
Me3SiO(Me2SiO)30(MeHSiO)30SiMe3
Me2PhSiO(MeHSiO)35SiMe2Ph
(HR4 2SiO1/2)l(R4 3SiO1/2)m(R4 2SiO2/2)n(R4SiO3/2)o(SiO4/2)p(R5O1/2)qによって表されるオルガノポリシロキサンを含む。
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
(HMe2SiO1/2)0.50(Me3SiO1/2)0.17(SiO4/2)0.33
(HMe2SiO1/2)0.65(PhSiO3/2)0.05(SiO4/2)0.30
HR6 2SiO(R6 2SiO)rSiR6 2H
[式中、R6はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR6に含まれる全ての基の少なくとも90%を構成する]で表されるオルガノポリシロキサンである。メチル基の含有量が推奨下限を下回ると、高温で硬化物を着色する。上記式中、「r」は10~100の範囲の数を示す。「r」が推奨下限を下回ると、所望の硬度を有する硬化物を提供することが困難となり、一方、「r」の値が推奨上限を超えると、硬化物はその機械的強度を失うことになる。
HMe2SiO(Me2SiO)20SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)80SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)50(MePhSiO)5SiMe2Hによって表されるオルガノポリシロキサン[式中、Me及びPhは、上記定義と同じである]によって例示することができる。
最も好適な用途はLEDである。
本発明の硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、LED、半導体レーザ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、固体撮像素子、フォトカプラー用発光体及び受光体などの光半導体素子のための封止剤及び接着剤として使用することができる。本発明の光半導体装置は、光学装置、光学機器、照明機器、照明装置などの光半導体装置として使用してもよい。
この特性は、硬化性オルガノポリシロキサン組成物を30分以内に調製した後、粘度計(AR-550、TA Instrument Co.,Ltd.の製品)で、直径20mmの2°コーンプレートを用いて測定した。粘度は、最初に予備剪断を適用した後、1秒-1及び10秒-1の剪断速度で測定した。剪断依存性粘度変化として定義されるチキソトロピーは、1秒-1における粘度を10秒-1における粘度で除算することによって決定される。
硬化性オルガノポリシロキサンを、150℃で1時間プレス成形することによってシート状硬化物に成形し、当該シートを、JIS K6253に準拠したタイプDデュロメータによる硬度測定に使用した。
硬化性オルガノポリシロキサン組成物を2枚のガラス板の間に挟み、150℃で1時間保持することにより硬化させた。得られた硬化物の光透過特性を、可視光の任意の波長(400nm~700nmの波長範囲)で測定可能な自記分光光度計(光路:0.1cm)を用いて25℃で測定した。ガラスと組成物を通した光透過率から、ガラスのみを通した光透過率を減算することによって、硬化物を通した光透過率を決定した。波長450nmで得られた光透過率を表1に示す。
10mm×10mmの正方形の金チップ及び100mgの硬化性オルガノポリシロキサン組成物を、約20mmの間隔で離したアンプルに入れ、アンプルを封止してオーブン内に入れ、30分間で室温から170℃まで加熱し、更に170℃で30分間維持してオルガノポリシロキサン組成物を硬化させた。金チップの変色を目視で確認し、+++ひどく汚染されている、++やや汚染されている、+汚染が観察される、汚染なし、の4段階で評価した。
以下に記載されるのは、適用例及び比較例に示される硬化性オルガノポリシロキサン組成物の調製に使用された構成成分の式であり、式中、Viはビニル基を表し、Meはメチル基を表し、Vi%は、全ての有機基中のビニル基(モル%)の百分率を示す。
Claims (7)
- 硬化性オルガノポリシロキサン組成物であって、少なくとも以下の成分:
(A)15~35重量%の構成成分(A-1)及び65~85重量%の構成成分(A-2)を含むアルケニル含有オルガノポリシロキサンであって、
構成成分(A-1)は、以下の平均組成式:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
[式中、R1はフェニル基、メチル基、又は2~10個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、全R1基の0.4~50モル%は、2~10個の炭素原子を有するアルケニル基であり、メチル基はR1に含有されるメチル基とフェニル基の合計の90モル%以上を構成し、「a」、「b」、「c」、及び「d」は、以下の条件:0≦a≦0.05、0.9≦b≦1、0≦c≦0.03、0≦d≦0.03、及びa+b+c+d=1を満たす数である]のオルガノポリシロキサンを含み、
構成成分(A-2)は、以下の平均組成式:
(R2 3SiO1/2)e(R2 2SiO2/2)f(R2SiO3/2)g(SiO4/2)h(HO1/2)i
[式中、R2はフェニル基、メチル基、又は2~10個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、全R2基の5~10モル%は、2~10個の炭素原子を有するアルケニル基であり、メチル基はR2に含有されるメチル基とフェニル基の合計の90モル%以上を構成し、「e」、「f」、「g」、「h」及び「i」は、以下の条件:0.4≦e≦0.6、0≦f≦0.05、0≦g≦0.05、0.4≦h≦0.6、0.01≦i≦0.05、及びe+f+g+h=1を満たす数である]のオルガノポリシロキサンを含む、
アルケニル含有オルガノポリシロキサン、
(B)ケイ素原子結合水素原子を含有し、80~100重量%の構成成分(B-1)、0~20重量%の構成成分(B-2)、及び0~10重量%の構成成分(B-3)を含み、(B)成分中の前記ケイ素原子結合水素原子が(A)成分中のアルケニル基の含有量の合計1モル当たり0.5~2.0モルの範囲にある量である、オルガノポリシロキサンであって、
構成成分(B-1)は、少なくとも0.5重量%のケイ素原子結合水素原子を含有し、以下の平均分子式:R3 3SiO(R3 2SiO)j(R3HSiO)kSiR3 3
[式中、R3はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR3に含まれる全ての基の90モル%以上を構成し、「j」は0~35の範囲の数であり、「k」は10~100の範囲の数である]で表される、オルガノポリシロキサンを含み、
構成成分(B-2)は、少なくとも0.5重量%のケイ素原子結合水素原子を含有し、以下の平均組成式:
(HR4 2SiO1/2)l(R4 3SiO1/2)m(R4 2SiO2/2)n(R4SiO3/2)o(SiO4/2)p(R5O1/2)q
[式中、R4はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR4に含まれる全ての基の90モル%以上を構成し、R5は、水素原子又は1~10個の炭素原子を有するアルキル基を表し、「l」、「m」、「n」、「o」、「p」及び「q」は、以下の条件:0.4≦l≦0.7、0≦m≦0.2、0≦n≦0.05、0≦o≦0.5、0.3≦p≦0.6、0≦q≦0.05、及びl+m+n+o+p=1を満たす数である]で表されるオルガノポリシロキサンを含み、
構成成分(B-3)は、以下の平均分子式:HR6 2SiO(R6 2SiO)rSiR6 2H
[式中、R6はフェニル基又はメチル基を表し、メチル基はR6に含まれる全ての基の少なくとも90モル%を構成し、「r」は10~100の範囲の数である]によって表されるオルガノポリシロキサンを含む、
オルガノポリシロキサン、
(C)(A)成分と(B)成分の合計100重量部当たり、0.1~5重量部の量の接着促進剤、
及び
(D)前記組成物を硬化させるのに十分な量の、ヒドロシリル化反応触媒
を含む、硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - (E)20~200m2/gのBET比面積を有し、(A)~(D)成分の合計100重量部当たり1~10重量部の量で添加されたヒュームドシリカ、を更に含む、請求項1に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 硬化して、JIS K 6253に準拠したタイプDデュロメータ硬さが30~70の範囲である硬化物を形成する、請求項1又は2に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 前記硬化物が、JIS K 6253に準拠したタイプD硬さが55~70の範囲である、請求項3に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 光半導体素子用の封止剤又は接着剤として使用される、請求項1又は請求項2~4のいずれか一項に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 前記光半導体素子が発光ダイオードである、請求項5に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
- 光半導体素子が、請求項1又は請求項2~6のいずれか一項に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物を使用して封止又は接着されている、光半導体装置。
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