JP7766390B2 - 縮合硬化型樹脂組成物、硬化物、成形体、及び半導体装置 - Google Patents
縮合硬化型樹脂組成物、硬化物、成形体、及び半導体装置Info
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Description
式(ii)中、R2は、それぞれ独立して、炭素数1~8の炭化水素基である。)
上記加熱前の破断伸び(Ea)に対する上記加熱後の破断伸び(Eb)の比(Eb/Ea)が0.1以上、
上記加熱前の破断応力(Sa)に対する上記加熱後の破断応力(Sb)の比(Sb/Sa)が0.5以上10未満、
上記加熱前の光透過率(Ta)に対する上記加熱後の光透過率(Tb)の比(Tb/Ta)が0.9以上である縮合硬化型樹脂組成物(β)である。
(熱硬化条件)
空気雰囲気下において、70℃30分、100℃1時間及び200℃2時間でこの順に連続して加熱
(引張試験)
長さ50mm、幅5mm、厚さ0.2mmの短冊形試験片を作製し、この試験片に対して25℃の温度下、引張速度5mm/分で実施
(光透過率測定)
厚さ0.1mmの硬化物である試験片に対して、波長350nmの光の透過率を測定
本発明の一実施形態に係る縮合硬化型樹脂組成物(α)は、(A)有機ケイ素化合物、及び(B)有機金属化合物を含有する。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、好適な成分として(C)縮合触媒、(D)溶媒、(E)蛍光体、(F)白色顔料及び(G)無機酸化物((E)蛍光体及び(F)白色顔料を除く)をさらに含有することができる。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、さらにその他の成分を含有してもよい。また、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、2つあるいは3つ以上を混ぜ合わせてなるもの、混ぜ合わせて使用するもの、混ぜ合わせる前のものなども含む。すなわち、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、2液型、3液型等の組成物であってよい。(A)~(F)等の各成分は、1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。以下、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)を構成する各成分について詳説する。
(A)有機ケイ素化合物は、構造単位(i)及び構造単位(ii)を含む。また、(A)有機ケイ素化合物の分子鎖の両末端には、それぞれSiOH基が存在する。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、ダブルデッカー型のシルセスキオキサン構造である構造単位(i)とシロキサン構造である構造単位(ii)とを有する(A)有機ケイ素化合物が含まれる、縮合硬化型の組成物である。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)を熱硬化すると、長期間高温に曝されても脆化及び着色が生じ難い成形体を得ることができる。具体的には、当該縮合硬化型樹脂組成物を硬化して得られる成形体は、高温環境下の耐クラック性に優れ、機械的強度等の熱劣化が生じ難い。また、得られる成形体は、高温環境下での耐着色性にも優れ、透光性の熱劣化も生じ難い。
構造単位(i)は、下記式(i)で表される。
構造単位(ii)は、下記式(ii)で表される。
(A)有機ケイ素化合物の製造方法は特に限定されないが、例えば下記式(2-1)で表される化合物と、下記式(2-2)で表される化合物とを触媒の存在下で平衡重合する方法が挙げられる。
式(2-2)中、R2は、それぞれ独立して、炭素数1~8の炭化水素基である。pは、3~8の整数である。
(B)有機金属化合物は、3以上の縮合反応性基を有する有機金属化合物である。(B)有機金属化合物は、(A)有機ケイ素化合物と架橋反応する。
(C)縮合触媒は、(A)有機ケイ素化合物と(B)有機金属化合物との縮合反応を生じさせる触媒であれば特に限定されるものでは無い。このような触媒としては、錫系触媒、チタン系触媒、ビスマス系触媒等が挙げられるが、錫系触媒及びチタン系触媒が好ましく、錫系触媒がより好ましい。
(D)溶媒は、(A)有機ケイ素化合物及び(B)有機金属化合物等を溶解可能であって、含有成分に対して反応性を有さない溶媒であることが好ましい。
(E)蛍光体は、通常、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)中に分散含有される。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)が(E)蛍光体をさらに含む場合、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、半導体素子の封止材等、具体的には波長変換層等の形成材料としてより好適に用いることができる。
(F)白色顔料は、通常、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)中に分散含有される。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)が(F)白色顔料をさらに含む場合、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、半導体素子の封止材等、具体的には光反射板等の形成材料としてより好適に用いることができる。また、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)が(F)白色顔料をさらに含む場合、得られる硬化物や成形体は耐熱性に優れ、長期間高温に曝された場合も、光反射率が低下し難い。
(G)無機酸化物は、通常、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)中に分散含有される。(G)無機酸化物には、(E)蛍光体又は(F)白色顔料に該当する成分は含まれない。(G)無機酸化物としては、シリカ、アルミナ等の充填剤として機能するものや、ナノシリカ等の沈降抑制剤として機能するものなどが挙げられる。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)における(G)無機酸化物の含有量としては、(A)有機ケイ素化合物及び(B)有機金属化合物の合計100質量部に対して、0.1質量部以上80質量部以下が好ましい。
当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、上述した(A)~(G)成分以外の他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、難燃剤、イオン吸着体、酸化防止剤、硬化遅延剤、硬化禁止剤、紫外線吸収剤等を挙げることができる。
当該縮合硬化型樹脂組成物(α)の調製方法は特に限定されるものでは無く、公知の混合機を用いて各成分を混合する方法などにより調製することができる。
当該縮合硬化型樹脂組成物(α)は、光半導体素子の封止材、その他の半導体素子の封止材、波長変換層、光反射板、バッファー材、絶縁膜、シール材、光学レンズ等の形成材料、その他接着剤等として好適に用いることができる。中でも、硬化して得られる成形体が、高温環境下の耐クラック性に優れ、透光性や強度等の熱劣化が生じ難いため、半導体素子の封止材、特に光半導体素子の封止材として好適に用いることができる。また、特に、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)が(E)蛍光体を含有する場合、光半導体装置等の発光装置の波長変換層の形成材料として好適に用いられる。当該縮合硬化型樹脂組成物(α)が(F)白色顔料を含有する場合、光半導体装置等の発光装置の光反射板の形成材料として好適に用いられる。
本発明の一実施形態に係る縮合硬化型樹脂組成物(β)は、有機ケイ素化合物を含む縮合硬化型樹脂組成物であって、
下記熱硬化条件で得られた硬化物に対して、空気雰囲気下で250℃504時間の加熱を行い、上記加熱前後で上記硬化物の下記引張試験及び下記光透過率測定を行った場合、
上記加熱前の破断伸び(Ea)に対する上記加熱後の破断伸び(Eb)の比(Eb/Ea)が0.1以上、
上記加熱前の破断応力(Sa)に対する上記加熱後の破断応力(Sb)の比(Sb/Sa)が0.5以上10未満、
上記加熱前の光透過率(Ta)に対する上記加熱後の光透過率(Tb)の比(Tb/Ta)が0.9以上である縮合硬化型樹脂組成物である。
(熱硬化条件)
空気雰囲気下において、70℃30分、100℃1時間及び200℃2時間でこの順に連続して加熱
(引張試験)
長さ50mm、幅5mm、厚さ0.2mmの短冊形試験片を作製し、この試験片に対して25℃の温度下、引張速度5mm/分で実施
(光透過率測定)
厚さ0.1mmの硬化物である試験片に対して、波長350nmの光の透過率を測定
本発明の一実施形態に係る硬化物は、上述した縮合硬化型樹脂組成物(α)又は縮合硬化型樹脂組成物(β)を硬化してなる硬化物である。当該硬化物は、縮合硬化型樹脂組成物(α)又は縮合硬化型樹脂組成物(β)を公知の方法により加熱することにより得ることができる。このときの加熱温度は例えば60~250℃であり、加熱時間は例えば1~24時間とすることができる。なお、硬化物とは、当該縮合硬化型樹脂組成物中の各成分の少なくとも一部において架橋反応が生じ、流動性が低下しているものでればよく、完全に硬化しているものに限定されるものでは無い。すなわち、当該硬化物には、弾性や粘性を有するものや、加熱することにより軟化又は溶融するものなども含まれる。当該硬化物も、縮合硬化型樹脂組成物(α)又は縮合硬化型樹脂組成物(β)が用いられているため、長期間高温に曝されても脆化が生じ難く、また、長期間高温に曝されても脆化が生じ難い成形体を得ることができる。具体的には、当該硬化物及び当該硬化物から得られる成形体は、高温環境下の耐クラック性に優れ、機械的強度等の熱劣化が生じ難い。また、当該硬化物及び当該硬化物から得られる成形体は、高温環境下での耐着色性にも優れ、透光性の熱劣化も生じ難い。
本発明の一実施形態に係る成形体は、当該縮合硬化型樹脂組成物(α)、縮合硬化型樹脂組成物(β)、又は硬化物から得られる成形体である。当該成形体としては、光半導体素子等の半導体素子の封止材、波長変換層、光反射板、バッファー材、絶縁膜、シール材、光学レンズ等が挙げられ、これらの中でも半導体素子の封止材、さらには光半導体素子の封止材であることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、半導体素子、及び上記半導体素子を封止する当該成形体を備える。
日本分光(株)製の高速液体クロマトグラフシステムCO-2065plusを使用し、試料濃度1質量%のTHF溶液20μLを分析サンプルとして、以下の条件でのGPC法により測定した。ポリスチレン換算することにより、数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
カラム:Shodex KF804L[昭和電工(株)製](直列に2本接続)
カラム温度:40℃
検出器:RI
溶離液:THF
溶離液流速:1.0mL毎分
日本電子(株)製の400MHZのNMR測定装置を使用し、測定サンプルは重アセトン(和光純薬工業(株)製)に溶解して測定した。また、1H-NMRの積分比より、合成した有機ケイ素化合物において導入された平均ポリシロキサン鎖長(上記式(1)におけるn)を決定した。
特許第5704168号公報記載の方法にて、下記式で表されるシルセスキオキサン誘導体(DD-4OH)を合成した。
特許第4379120号公報記載の方法にて、下記式で表されるシルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)を合成した。なお、原料として、合成例1で合成したシルセスキオキサン誘導体(DD-4OH)を用いた。
3Lフラスコに、冷却管、メカニカルスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)400g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)200g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)40.8g、脱水トルエン961g、及び水9.6gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体439gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが43.6、nが5.3、数平均分子量Mnが34,000、重量平均分子量Mwが68,000、構造単位(i)の重合度が43.6、構造単位(ii)の重合度が230.9である有機ケイ素化合物(A-1)であることが確認された。
300mLフラスコに、冷却管、メカニカルスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)40.0g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)20.0g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)8.2g、脱水トルエン10.2g、及び水1.0gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体43.6gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが29.2、nが5.5、数平均分子量Mnが23,000、重量平均分子量Mwが46,000、構造単位(i)の重合度が29.2、構造単位(ii)の重合度が160.6である有機ケイ素化合物(A-2)であることが確認された。
500mLフラスコに、冷却管、メカニカルスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)100g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)50.0g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)20.4g、脱水トルエン256g、及び水2.4gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体71.5gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが24.6、nが5.1、数平均分子量Mnが20,000、重量平均分子量Mwが38,000、構造単位(i)の重合度が24.6、構造単位(ii)の重合度が125.4である有機ケイ素化合物(A-3)であることが確認された。
300mLフラスコに、冷却管、メカニカルスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)48.0g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)18.0g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)9.0g、脱水トルエン112g、及び水1.0gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体56.1gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが61.5、nが4.2、数平均分子量Mnが31,000、重量平均分子量Mwが91,000、構造単位(i)の重合度が61.5、構造単位(ii)の重合度が258.4である有機ケイ素化合物(A-4)であることが確認された。
500mLフラスコに、冷却管、メカニカルスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)100g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)32.5g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)18.0g、脱水トルエン226g、及び水1.8gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体108.6gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが40.9、nが3.7、数平均分子量Mnが24,000、重量平均分子量Mwが59,000、構造単位(i)の重合度が40.9、構造単位(ii)の重合度が151.4である有機ケイ素化合物(A-5)であることが確認された。
300mLフラスコに、冷却管、マグネチックスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)50g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)18.8g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)5.6g、脱水トルエン100g、及び水0.6gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体42.8gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが78.2、nが4.6、数平均分子量Mnが31,000、重量平均分子量Mwが118,000、構造単位(i)の重合度が78.2、構造単位(ii)の重合度が359.7である有機ケイ素化合物(A-6)であることが確認された。
300mLフラスコに、冷却管、マグネチックスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)50g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)62.5g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)5.0g、脱水トルエン100g、及び水0.5gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体74.0gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが26.6、nが13.7、数平均分子量Mnが23,000、重量平均分子量Mwが58,000、構造単位(i)の重合度が26.6、構造単位(ii)の重合度が363.9である有機ケイ素化合物(A-7)であることが確認された。
500mLフラスコに、冷却管、マグネチックスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)100g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)37.6g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)10.0g、脱水トルエン200g、及び水1.0gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体113.0gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが57.0、nが4.6、数平均分子量Mnが31,000、重量平均分子量Mwが86,000、構造単位(i)の重合度が57.0、構造単位(ii)の重合度が262.2である有機ケイ素化合物(A-8)であることが確認された。
100mLフラスコに、冷却管、メカニカルスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)20g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)7.5g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)3.7g、脱水トルエン31g、及び水0.4gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体20.6gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが119.0、nが4.2、数平均分子量Mnが59,000、重量平均分子量Mwが176,000、構造単位(i)の重合度が119.0、構造単位(ii)の重合度が499.7である有機ケイ素化合物(A-9)であることが確認された。
500mLフラスコに、冷却管、マグネチックスターラー及び温度計保護管を取り付け、フラスコ内部を窒素置換した。シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)-OH)49.9g、オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製)18.8g、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製「RCP-160M」(含水量23.4mass%)を乾燥させて使用)10.1g、脱水トルエン250g、及び水0.76gをフラスコに入れた。1時間還流し、その後50℃で熟成させた。熟成終了後、室温まで冷却し、強酸性陽イオン交換樹脂をろ別した。得られたろ液を、数回水洗した。その後、ろ液から溶媒及び低沸成分を留去して、得られた粗生成物をメタノールで再沈殿させて精製した。得られた白色粘稠液体を40℃で真空乾燥することにより白色固体30.2gを得た。1H-NMR及びGPC分析により、得られた白色固体は上記式(1)で表される有機ケイ素化合物であって、式(1)中のR1及びR2がメチル基、mが16.3、nが4.1、数平均分子量Mnが8,400、重量平均分子量Mwが24,000、構造単位(i)の重合度が16.3、構造単位(ii)の重合度が66.7である有機ケイ素化合物(A-10)であることが確認された。
(A)有機ケイ素化合物
有機ケイ素化合物(A-1)~(A-10):合成例3~12で合成した有機ケイ素化合物(A-1)~(A-10)
有機ケイ素化合物(a-1):両末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサン(数平均分子量Mn27,000、分子量分布指数(Mw/Mn)1.05、JNC(株)社製「FM-9927」)
(B)有機金属化合物
有機金属化合物(B-1):上記式(2)におけるR3がメチル基、qが約5である化合物(三菱ケミカル(株)製「MKCシリケート MS51」)
(C)縮合触媒
縮合触媒(C-1):ジラウリン酸ジブチル錫(和光純薬製)
(D)溶媒
溶媒(D-1):トルエン
溶媒(D-2):PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
溶媒(D-3):酢酸ブチル
(E)蛍光体
蛍光体(E-1):INTEMATIX製シリケート蛍光体「EY4254」
(G)無機酸化物
無機酸化物(G-1):シリカ(トクヤマ製「DM30S」)
各成分を表1に示す配合割合(質量%)で均一に混合し、実施例1~11及び比較例1の各縮合硬化型樹脂組成物を調製した。表1には、各縮合硬化型樹脂組成物における(A)有機ケイ素化合物のシラノール基のモル数に対する(B)有機金属化合物の縮合反応性基のモル数の比(官能基比(SiOMe/SiOH))も併せて示す。
得られた各縮合硬化型樹脂組成物をフッ素樹脂加工されたSUS板(5mm厚)にアプリケーターを用いて塗布した。その後、オーブンに入れて70℃で30分、100℃で1時間、さらに200℃で2時間加熱することで、厚さ約0.2mmの成形体A(架橋硬化物)を得た。得られた成形体Aの厚さはデジマチックインジケータ(ミツトヨ製「ID-H0530」)で測定した。
得られた成形体Aを用いて短冊形試験片(長さ50mm×幅5mm)を作製した。この短冊形試験片を用いて引張速度5mm/min、25℃で引張試験を行い、破断伸び(Ea)と破断応力(Sa)を測定した。その結果を表1に示す。
得られた成形体Aを250℃空気雰囲気下で表1に記載の所定時間加熱した後、各成形体から短冊形試験片(長さ50mm×幅5mm)を作製した。この短冊形試験片を用いて引張速度5mm/min、25℃で引張試験を行い、破断伸びと破断応力を測定した。その結果を表1に示す。また、加熱前の破断伸び(Ea)に対する504時間加熱後の破断伸び(Eb)の比(Eb/Ea)、及び加熱前の破断応力(Sa)に対する504時間加熱後の破断応力(Sb)の比(Sb/Sa)を表1に示す。
得られた各縮合硬化型樹脂組成物をスライドガラス(松浪硝子工業製「S9213」、厚さ1.3mm)にアプリケーターを用いて塗布した。その後、オーブンに入れて70℃で30分、100℃で1時間、さらに200℃で2時間加熱することで、厚さ0.1mmの成形体B(架橋硬化膜)を得た。得られた成形体Bの厚さはマイクロメーター(ミツトヨ製「BMD-25MX」)で測定した。
得られた成形体Bについて、光透過率を測定した。光透過率測定は、紫外可視分光硬度計(日本分光(株)製「V-650」)を用いて行った。リファレンスはスライドガラス(松浪硝子工業製「S9213」、厚さ1.3mm)とした。評価は、波長350~800nmにおける最低透過率が98%以上の場合「○」、それ以下の場合「×」とした。その結果を表1に示す。
得られた成形体Bを、250℃空気雰囲気下で表1に記載の所定時間加熱した。加熱中の成形体Bを168時間毎に取出し、室温まで戻した後、外観を観察しクラックが発生した時間を記録した。クラックが発生しなかった成形体は光透過率を測定した。その結果を表1に示す。なお、表1中の光透過率に関する「変化なし」とは、350~800nmの範囲のいずれの波長の光においても、加熱前の透過率に対する加熱後の透過率の比が0.9以上であることをいう。また、加熱前の光透過率(Ta)に対する504時間加熱後の光透過率(Tb)の比(Tb/Ta)も表1に示す。
レオメーター測定用の直径3cmアルミニウム製カップに、実施例7で得られた縮合硬化型樹脂組成物を1g流し込んだ。これを80℃1時間、100℃1時間、120℃1時間、及び200℃1時間の条件で硬化させ、シート状の硬化物を得た。レオメーター(アントンパール製「MCR302」)を用い、下記条件にて硬化物のレオメーター測定を行った。測定結果を表2に示す。
測定条件
振り角:0.1%、周波数:1Hz、ノーマルフォース:0.5N
測定温度:30~250℃ 昇温速度2~2.5℃/min
有機ケイ素化合物(A-7)50.4質量%、有機金属化合物(B-1)0.8質量%、縮合触媒(C-1)0.03質量%、溶媒(D-2)25.2質量%、蛍光体(E-1)22.9質量%及び無機酸化物(G-1)0.8質量%を混合し、実施例13の縮合硬化型樹脂組成物を得た。
得られた縮合硬化型樹脂組成物を、離型フィルムを貼った3cm×3cm×2mmのスライドガラス板に高さが1mmになるように枠を設けた。この枠内に、得られた縮合硬化型樹脂組成物を流し込み、80℃1時間、100℃1時間、120℃1時間、及び200℃1時間の条件で硬化させ、厚さ約0.3mmの硬化物(蛍光体シート)を作成した。蛍光体シートを切り取り、これをアルミニウム基板に乗せた。次いで、200℃で10分加熱し、室温まで冷却させた。蛍光体シートは、変形もなくアルミニウム基板に接着していた。
各成分を表3に示す配合割合(質量%)で均一に混合し、実施例14~15及び比較例2の各縮合硬化型樹脂組成物を調製した。
レオメーター測定用の直径3cmアルミニウム製カップに、実施例14~15及び比較例2で得られた各縮合硬化型樹脂組成物を1g流し込んだ。これを80℃1時間、100℃1時間、120℃1時間、及び200℃1時間の条件で硬化させ、シート状の硬化物を得た。レオメーター(アントンパール製「MCR302」)を用い、下記条件にて硬化物のレオメーター測定を行った。測定結果を表3に示す。
測定条件
振り角:0.1%、周波数:1Hz、ノーマルフォース:0.5N
測定温度:30~250℃ 昇温速度2~2.5℃/min
実施例15の硬化物は室温で固体であり、30℃の貯蔵弾性率は37,000Pa、損失弾性率は8,000Paであった。200℃の貯蔵弾性率は11Pa、損失弾性率は73Paであり、200℃では粘性優位な性能を示した。250℃の貯蔵弾性率は83Pa、損失弾性率は55Paであり、250℃付近で弾性優位であった。200℃付近で溶融し、250℃以上で硬化成型し得るものであることがわかった。
比較例2は、室温では固体で、30℃の貯蔵弾性率は53,300Pa、損失弾性率は、17,000Paであった。150℃、200℃と温度を上げていくと貯蔵弾性率が大きく低下し、溶融挙動を示したが、250℃の温度まで上げてもさらに貯蔵弾性率が下がり続け、硬化成型ができないものであった。
Claims (13)
- (A)下記式(i)で表される構造単位(i)及び下記式(ii)で表される構造単位(ii)を含み、分子鎖の両末端にそれぞれSiOH基が存在し、重量平均分子量が15,000以上118,000以下である有機ケイ素化合物、並びに
(B)6以上の縮合反応性基を有し、上記縮合反応性基が、アルコキシ基、アセトキシ基又はハロゲン原子である有機金属化合物
を含有し、
上記(A)有機ケイ素化合物のSiOH基のモル数に対する上記(B)有機金属化合物の縮合反応性基のモル数の比(縮合反応性基/SiOH基)が、2以上5以下である縮合硬化型樹脂組成物。
(式(i)中、R1は、それぞれ独立して、炭素数1~8の炭化水素基である。
式(ii)中、R2は、それぞれ独立して、炭素数1~8の炭化水素基である。) - 上記(A)有機ケイ素化合物における上記構造単位(i)の重合度が10以上78.2以下、上記構造単位(ii)の重合度が1以上500以下である請求項1に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
- 上記(A)有機ケイ素化合物が下記式(1)で表される請求項1又は請求項2に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
(式(1)中、R1は、それぞれ独立して、炭素数1~8の炭化水素基である。R2は、それぞれ独立して、炭素数1~8の炭化水素基である。mは、重量平均分子量15,000以上118,000以下を満たす数値である。nは、1~30を満たす平均値である。) - 上記(B)有機金属化合物が下記式(2)で表される請求項1、請求項2又は請求項3に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
(式(2)中、R3は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキル基である。qは、2~100を満たす平均値である。) - (C)縮合触媒をさらに含有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
- (D)溶媒をさらに含有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
- (E)蛍光体、(F)白色顔料、又は(G)無機酸化物((E)蛍光体又は(F)白色顔料に該当する成分を除く)をさらに含む請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
- 上記(E)蛍光体の含有量が、上記(A)有機ケイ素化合物及び(B)有機金属化合物の合計100質量部に対して、1質量部以上80質量部以下である請求項7に記載の縮合硬化型樹脂組成物。
- 上記(F)白色顔料が酸化チタンであり、
上記(F)白色顔料の含有量が、上記(A)有機ケイ素化合物及び(B)有機金属化合物の合計100質量部に対して、10質量部以上80質量部以下である請求項7又は請求項8に記載の縮合硬化型樹脂組成物。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の縮合硬化型樹脂組成物であって、
下記熱硬化条件で得られた硬化物に対して、空気雰囲気下で250℃504時間の加熱を行い、上記加熱前後で上記硬化物の下記引張試験及び下記光透過率測定を行った場合、
上記加熱前の破断伸び(Ea)に対する上記加熱後の破断伸び(Eb)の比(Eb/Ea)が0.1以上、
上記加熱前の破断応力(Sa)に対する上記加熱後の破断応力(Sb)の比(Sb/Sa)が0.5以上10未満、
上記加熱前の光透過率(Ta)に対する上記加熱後の光透過率(Tb)の比(Tb/Ta)が0.9以上である縮合硬化型樹脂組成物。
(熱硬化条件)
空気雰囲気下において、70℃30分、100℃1時間及び200℃2時間でこの順に連続して加熱
(引張試験)
長さ50mm、幅5mm、厚さ0.2mmの短冊形試験片を作製し、この試験片に対して25℃の温度下、引張速度5mm/分で実施
(光透過率測定)
厚さ0.1mmの硬化物である試験片に対して、波長350nmの光の透過率を測定 - 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の縮合硬化型樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。
- 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の縮合硬化型樹脂組成物又は請求項11に記載の硬化物から得られる成形体。
- 半導体素子、及び上記半導体素子を封止する請求項12に記載の成形体を備える半導体装置。
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