(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-14
(45)【発行日】2024-06-24
(54)【発明の名称】エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物及び半導体装置
(51)【国際特許分類】
C08G 59/30 20060101AFI20240617BHJP
C08L 63/00 20060101ALI20240617BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20240617BHJP
H01L 23/31 20060101ALI20240617BHJP
【FI】
C08G59/30
C08L63/00 C
H01L23/30 F
H01L23/30 R
(21)【出願番号】P 2021113432
(22)【出願日】2021-07-08
【審査請求日】2023-06-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000002060
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102532
【氏名又は名称】好宮 幹夫
(74)【代理人】
【識別番号】100194881
【氏名又は名称】小林 俊弘
(74)【代理人】
【識別番号】100215142
【氏名又は名称】大塚 徹
(72)【発明者】
【氏名】水梨 友之
(72)【発明者】
【氏名】正田 沙和子
【審査官】小森 勇
(56)【参考文献】
【文献】特開2014-091757(JP,A)
【文献】特開2006-213763(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 59/00-59/72
C08L 63/00-63/10
H01L 23/29
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物であって、
(A)1分子中に少なくとも2つのケイ素原子に結合したエポキシ基を含有する有機ケイ素化合物、
(B)白金族系錯体、
(C)
アルカリ金属のケイ酸塩、光カチオン硬化触媒並びに熱および光ラジカル開始剤から選ばれる、前記(A)成分の硬化促進剤、
を含有し、前記(B)成分の量が、組成物全体の合計量に対して、白金族金属として質量換算で0.01~100ppmであることを特徴とするエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項2】
前記(A)成分が下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサン、
R
1
mR
2
nSiO
(4-m-n)/2 (1)
(式中、R
1は独立して、炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、または炭素数6~10のアリール基であり、R
2は独立して、エポキシ基を有する有機基であり、mおよびnは、0.7≦m≦2.1、0.08≦n≦1.1、かつ0.8≦m+n≦3.0を満足する正数である。)
であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項3】
前記(A)成分が下記一般式(2)で示される有機ケイ素化合物、
【化1】
(式中、R
3は独立して炭素数1~10の1価炭化水素基であり、R
4はシリレン基を有していてもよい炭素数6~15の2価芳香族基であり、R
5はエポキシ基を有する有機基である。)
であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項4】
さらに(D)成分として、前記(A)成分以外のエポキシ樹脂を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項5】
さらに前記(D)成分がシリコーン変性エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項4に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項6】
さらに(E)成分として硬化剤を含有し、前記(E)成分の量が前記(A)成分中の硬化反応基の合計1当量に対して、前記(E)成分中の、前記硬化反応基との反応性を有する基が0.3~2.0当量となる量であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項7】
さらに(E)成分として硬化剤を含有し、前記(E)成分の量が前記(A)成分および前記(D)成分中の硬化反応基の合計1当量に対して、前記(E)成分中の、前記硬化反応基との反応性を有する基が0.3~2.0当量となる量であることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物。
【請求項8】
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物の硬化物を備えるものであることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LED用封止材には、耐熱性、耐光性、作業性、接着性、ガスバリア性、硬化特性にも優れた材料が求められており、従来はエポキシ樹脂、ポリ(メタ)アクリレート、ポリカーボネートなどの有機樹脂が多用されてきた。しかしながら、近年のLED発光装置の高出力化に伴い、長期にわたる高温環境下では、これらの有機樹脂を使用した場合に耐熱性、耐変色性の問題が発生することが分かってきた。
【0003】
また、最近では光学素子を基板に半田付けする際に、鉛フリー半田が使用されることが多くなっている。この鉛フリー半田は、従来の半田に比べ溶融温度が高く、通常260℃以上の温度をかけて半田付けを行う必要があるが、このような温度で半田付けを行った場合、上記のような従来の熱可塑性樹脂の封止材では変形が起こる、もしくは高温によって封止材が黄変するなどの不具合が発生することも分かってきた。
【0004】
このように、LED発光装置の高出力化や鉛フリー半田の使用に伴い、封止材にはこれまで以上に優れた耐熱性が求められている。これまでに、耐熱性向上を目的として熱可塑性樹脂にナノシリカを充填した光学用樹脂組成物などが提案されてきたが(特許文献1、特許文献2)、熱可塑性樹脂では耐熱性に限界があり、十分な耐熱性が得られなかった。
【0005】
熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂は、耐熱性、耐光性、光透過性に優れることから、LED用封止材として検討されてきた(特許文献3~特許文献5)。しかし、これらのシリコーン樹脂は有機樹脂と比較すると柔らかいため、ダイシング性が悪化したり外的なストレスによりクラックが発生したりするといった問題がある。
【0006】
そのため耐熱性に優れているだけでなく、高硬度の封止材開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2012-214554号公報
【文献】特開2013-204029号公報
【文献】特開2006-213789号公報
【文献】特開2007-131694号公報
【文献】特開2011-252175号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、高硬度で耐熱性に優れた硬化物を得られるエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明は、
エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物であって、
(A)1分子中に少なくとも2つのケイ素原子に結合したエポキシ基を含有する有機ケイ素化合物、
(B)白金族系錯体、
(C)前記(A)成分の硬化促進剤、
を含有し、前記(B)成分の量が、組成物全体の合計量に対して、白金族金属として質量換算で0.01~100ppmであるエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物を提供する。
【0010】
このようなものであれば、高硬度で耐熱性に優れた硬化物を得られるエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物となる。
【0011】
また、前記(A)成分が下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロキサン、
R1
mR2
nSiO(4-m-n)/2 (1)
(式中、R1は独立して、炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、または炭素数6~10のアリール基であり、R2は独立して、エポキシ基を有する有機基であり、mおよびnは、0.7≦m≦2.1、0.08≦n≦1.1、かつ0.8≦m+n≦3.0を満足する正数である。)
であることが好ましい。
【0012】
また、前記(A)成分が下記一般式(2)で示される有機ケイ素化合物、
【化1】
(式中、R
3は独立して炭素数1~10の1価炭化水素基であり、R
4はシリレン基を有していてもよい炭素数6~15の2価芳香族基であり、R
5はエポキシ基を有する有機基である。)
であることが好ましい。
【0013】
このようなものであれば、硬化物がより高硬度で耐熱性に優れたものとなる。
【0014】
さらに(D)成分として、前記(A)成分以外のエポキシ樹脂を含むものであることが好ましい。
【0015】
さらに前記(D)成分がシリコーン変性エポキシ樹脂であることが好ましい。
【0016】
このようなものであれば、硬化物が確実に高硬度で耐熱性に優れたものとなる。
【0017】
さらに(E)成分として硬化剤を含有し、前記(E)成分の量が前記(A)成分中の硬化反応基の合計1当量に対して、前記(E)成分中の、前記硬化反応基との反応性を有する基が0.3~2.0当量となる量であることが好ましい。
【0018】
さらに(E)成分として硬化剤を含有し、前記(E)成分の量が前記(A)成分および前記(D)成分中の硬化反応基の合計1当量に対して、前記(E)成分中の、前記硬化反応基との反応性を有する基が0.3~2.0当量となる量であることが好ましい。
【0019】
このように硬化剤を含有すると、硬化物はより確実に高硬度で耐熱性に優れたものとなる。
【0020】
また、本発明では、上記のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物の硬化物を備えるものである半導体装置を提供する。
【0021】
このようなものであれば、本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物の硬化物が高硬度で耐熱性に優れるため、信頼性が高くなる。
【発明の効果】
【0022】
本発明のエポキシ含有有機ケイ素樹脂組成物は、高硬度であり、耐熱性に優れた硬化物を与えることができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
上述のように、耐熱性に優れているだけでなく、高硬度の封止材開発が求められていた。
【0024】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、エポキシ樹脂のような高硬度を維持したまま、高い耐熱性を達成できることを見出し、本発明を成すに至った。
【0025】
即ち、本発明は、エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物であって、
(A)1分子中に少なくとも2つのケイ素原子に結合したエポキシ基を含有する有機ケイ素化合物、
(B)白金族系錯体、
(C)前記(A)成分の硬化促進剤、
を含有し、前記(B)成分の量が、組成物全体の合計量に対して、白金族金属として質量換算で0.01~100ppmであるエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物である。
【0026】
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。
【0027】
[(A)エポキシ基を含有する有機ケイ素化合物]
(A)成分は、1分子中に少なくとも2つのケイ素原子に結合した、エポキシ基を含有する有機基を有する有機ケイ素化合物である。上記(A)成分は下記平均組成式(1)で示される樹脂又は下記一般式(2)で示される化合物であることが好ましい。
【0028】
R1
mR2
nSiO(4-m-n)/2 (1)
(式中、R1は独立して、炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、または炭素数6~10のアリール基であり、R2は独立して、エポキシ基を有する有機基であり、mおよびnは、0.7≦m≦2.1、0.08≦n≦1.1、かつ0.8≦m+n≦3.0を満足する正数である。)
【0029】
上記平均組成式(1)中、R1は炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、または炭素数6~10のアリール基であり、上記R1としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の飽和脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の飽和環式炭化水素基、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、フェニルプロピル基等のアラルキル基などの芳香族炭化水素基、これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子で置換したもの、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化炭化水素基などが挙げられる。これらの中では、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~5の飽和炭化水素基、並びにフェニル基が好ましい。
【0030】
なお、上記平均組成式(1)中、R2は独立して、エポキシ基を有する有機基であり、上記R2としては、具体的には、3,4-エポキシシクロヘキシルエチル基、3-グリシドキシエチル基、3-グリシドキシプロピル基が挙げられる。
【0031】
上記平均組成式(1)中、mおよびnは、0.7≦m≦2.1、0.08≦n≦1.1、かつ0.8≦m+n≦3.0、好ましくは1.0≦m≦2.0、0.2≦n≦1.0、かつ1.5≦m+n≦2.5を満足する正数である。
【0032】
【化2】
(式中、R
3は独立して炭素数1~10の1価炭化水素基であり、R
4はシリレン基を有していてもよい炭素数6~15の2価芳香族基であり、R
5はエポキシ基を有する有機基である。)
【0033】
上記一般式(2)中、R3は独立して炭素数1~10の1価炭化水素基であり、上記R3としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の飽和脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の飽和環式炭化水素基、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、フェニルプロピル基等のアラルキル基などの芳香族炭化水素基、これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子で置換したもの、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化炭化水素基などが挙げられる。これらの中では、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~5の飽和炭化水素基、並びにフェニル基が好ましい。
【0034】
上記一般式(2)中、R4はシリレン基を有していてもよい炭素数6~15の2価芳香族基であり、上記R4の例としては、フェニレン基、及びビフェニレン基等のアリーレン基等が挙げられる。
【0035】
上記一般式(2)中、R5はエポキシ基を有する有機基である。上記R5としては、具体的には、3,4-エポキシシクロヘキシルエチル基、3-グリシドキシエチル基、3-グリシドキシプロピル基が挙げられる。
【0036】
(A)成分の分子構造は特に制限されず、例えば、線状、環状、分岐状、三次元網目状(レジン状)等の、いずれの分子構造でも(A)成分として使用することができる。また、1分子中のケイ素原子の数(または重合度)が、通常、2~200個、好ましくは3~100個程度であり、室温(25℃)において液状又は固体状であるポキシ基を含有する有機ケイ素化合物が使用できる。
【0037】
(A)成分として具体的には、以下のものを例示できる。
【0038】
【化3】
(式中、x、y、zは0以上の整数である。Meはメチル基である。)
【0039】
[(B)白金族系錯体]
白金族系錯体として、従来公知であるいずれのものも使用することができる。コスト等を考慮して、白金、白金黒、塩化白金酸などの白金系のもの、例えば、H2PtCl6・pH2O,K2PtCl6,KHPtCl6・pH2O,K2PtCl4,K2PtCl4・pH2O,PtO2・pH2O,PtCl4・pH2O,PtCl2,H2PtCl4・pH2O(ここで、pは、正の整数)等や、これらと、オレフィン等の炭化水素、アルコール又はビニル基含有オルガノポリシロキサンとの錯体、トリメチル(メチルシクロペンタジエニル)白金等の光活性を有する錯体等を例示することができる。これらの白金族系錯体は1種単独でも、2種以上の組み合わせでも使用することができる。これらの白金族系錯体の配合量は、耐熱性向上のための有効量であり、組成物全体の合計量に対して白金族金属として質量換算で0.01~100ppm、特に好ましくは0.1~10ppmの範囲である。
【0040】
[(C)硬化促進剤]
上記(A)成分および後述の(D)成分の硬化促進剤としては公知のものを使用することができる。(A)成分のエポキシ基を含有する有機ケイ素化合物及び(D)成分のエポキシ樹脂の硬化促進剤は、その種類によっても異なるが、硬化反応を促進させるものであれば特に制限されない。該硬化促進剤としては、例えば鉛、錫、亜鉛、鉄、ジルコニウム、チタン、セリウム、カルシウム及びバリウムのアルコキシド又はカルボン酸錯体、ケイ酸リチウム塩、ケイ酸ナトリウム塩、ケイ酸カリウム塩等のアルカリ金属のケイ酸塩等の金属化合物、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p-メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)ホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボレートなどのリン系化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α-メチルベンジルジメチルアミン、1,8-ジアザイシクロ[5.4.0]ウンデセン‐7などの第3級アミン化合物、2-メチルイミダゾール、2-フェニル‐4-メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリアリールスルホニウムヘキサフロロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフロロホスフェートなどの光カチオン硬化触媒、ジクミルペルオキシド、n-ブチル4,4’-ビス(ブチルペロキシ)バレレート、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)-3,3,5トリメチルシクロヘキサン、ジ-t-ブチルペルオキシド、2,5-ジ-(t-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン、1,1-ビス(tert-アミルペルオキシ)シクロヘキサン、2,2-ビス(tert-ブチルペルオキシ)ブタン、2,4-ペンタンジオンペルオキシド、2,5-ビス(tert-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチルヘキサン、2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)-2,5-ジメチル-3-ヘキシン、2-ブタノンペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジ-tert-アミルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert-ブチルヒドロペルオキシド、tert-ブチルペルアセテート、tert-ブチルペルオキシベンゾエート、tert-ブチルペルオキシ2-エチルヘキシルカーボネート、ジ(2,4-ジクロロベンゾイル)ペルオキシド、ジクロロベンゾイルペルオキシド、ジ(tert-ブチルペルオキシイソプロプロピル)ベンゼン、ジ(4-メチルベンゾイル)ペルオキシド、ブチル4,4-ジ(tert-ブチルペロキシ)バレレート、3,3,5,7,7-ペンタメチル-1,2,4-トリオキセパン、tert-ブチルペルオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサンノエート、tert-ブチルクミルペルオキシド、ジ(4-tert-ブチルシクロへキシル)ペルオキシジカーボネート、ジセチルペルオキシジカーボネート、ジミリスチルペルオキシジカーボネート、2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタンジオクタノイルペルオキシド、tert-ブチルペルオキシ2-エチルヘキシルカーボネート、tert-アミルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-アミルペルオキシピバレートなどの熱および光ラジカル開始剤が挙げられる。
【0041】
硬化促進剤の添加量としては上記(A)成分および含む場合後述の(D)成分の合計100質量部に対して0.01~10質量部であり、0.02~5質量部が好ましく、0.05~3質量部がさらに好ましい。
【0042】
[(D)エポキシ樹脂]
(D)成分は前記(A)成分以外のエポキシ樹脂であり、該エポキシ樹脂としては、具体的にはトリアジン誘導体エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、フルオレイン型エポキシ樹脂、ナフタレン含有エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、エーテル系またはポリエーテル系エポキシ樹脂、オキシラン環含有ポリブタジエン、シリコーン変性エポキシ樹脂などが挙げられ、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂が好ましい。その中でも特にシリコーン変性エポキシ樹脂が好ましい。これらの樹脂は単独もしくは2種類以上を組み合わせて使用してもよい。上記(D)成分の添加量としては、上記(A)成分100質量部に対して0~500質量部であり、0~300質量部が好ましく、0~100質量部がさらに好ましい。
【0043】
[(E)硬化剤]
上記(A)成分及び上記(D)成分は、上記(C)硬化促進剤存在下で硬化させることができるが、上記(C)成分に加えて、(E)成分として硬化剤を添加してもよい。上記(A)成分及び上記(D)成分の硬化剤としては、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤またはメルカプタン系硬化剤を用いることができる。上記(A)成分および上記(D)成分中の硬化反応基の合計1当量に対して、上記(E)成分中の、上記硬化反応基との反応性を有する基が0.3~2.0当量となる量であることが好ましい。
【0044】
フェノール系硬化剤としては、例えばフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトール変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これらを1種単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0045】
上記(A)成分および上記(D)成分とフェノール樹脂の配合割合は、上記(A)成分および上記(D)成分中のエポキシ基1当量あたり、フェノール樹脂中のフェノール性水酸基当量が、0.3~1.8当量となるのが好ましく、0.5~1.5当量がさらに好ましい。
【0046】
酸無水物系硬化剤としては、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、アルキル化テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、無水メチルハイミック酸無水物、無水ドデセニルコハク酸無水物、無水メチルナジック酸無水物などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これらを1種単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0047】
上記(A)成分および上記(D)成分と酸無水物の配合割合は、上記(A)成分および上記(D)成分中のエポキシ基1当量あたり、酸無水物当量が、0.5~1.5当量となるのが好ましく、0.6~1.2当量がさらに好ましい。
【0048】
アミン系硬化剤としては、脂肪族ポリアミン;芳香族アミン;及びポリアミノアミド、ポリアミノイミド、ポリアミノエステル、ポリアミノ尿素などの変性ポリアミンが挙げられ、また、第三級アミン系、イミダゾール系、ヒドラジド系、ジシアンジアミド系、メラミン系の化合物も用いることができるが、これらに限定されるものではなく、これらを1種単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0049】
上記(A)成分および上記(D)成分とアミン系化合物の配合割合は、上記(A)成分および上記(D)成分中のエポキシ基1当量あたり、アミン当量が、0.5~1.5当量となるのが好ましく、0.6~1.2当量がさらに好ましい。
【0050】
メルカプタン系硬化剤としては、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3-メルカプトブチレート)などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、これらを1種単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。
【0051】
上記(A)成分および上記(D)成分とメルカプタン系化合物の配合割合は、上記(A)成分および上記(D)成分中のエポキシ基1当量あたり、メルカプト当量が、0.3~1.8当量となるのが好ましく、0.5~1.5当量がさらに好ましい。
【0052】
[その他の添加剤]
その他の添加剤としては、例えば、シリカ、グラスファイバー、ヒュームドシリカ等の補強性無機充填材、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、炭酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸バリウム等の無機白色顔料、ケイ酸カルシウム、カーボンブラック、セリウム脂肪酸塩、バリウム脂肪酸塩、セリウムアルコキシド、バリウムアルコキシド等の非補強性無機充填材、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)、二酸化ケイ素(シリカ:SiO2)、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3)、酸化鉄(Fe2O3)、四酸化三鉄(Fe3O4)、酸化鉛(PbO2)、酸化すず(SnO2)、酸化セリウム(Ce2O3、CeO2)、酸化カルシウム(CaO)、四酸化三マンガン(Mn3O4)、酸化バリウム(BaO)などのフィラーが挙げられ、これらを、上記の(A)~(D)成分の合計100質量部当たり600質量部以下、好ましくは10~400質量部の量で適宜配合することができる。
【0053】
[エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物]
本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物は、例えば以下に記載する方法で製造することができる。
【0054】
例えば、(A)エポキシ基を含有する有機ケイ素化合物、(B)白金族系錯体、(C)硬化促進剤を、同時または別々に、混合、撹拌、溶解および/または分散させることにより、混合物を得ることができる。これらの混合、撹拌、分散などの製造装置としては特に限定されるものではないが、撹拌、加熱装置を備えた擂潰機、3本ロール、ボールミル、プラネタリーミキサー、自転公転ミキサー、ビーズミル、超音波ミキサー、共振ミキサー、高速旋回ミキサー等を使用することができる。また、これらの装置を適宜組み合わせて使用することもできる。
【0055】
本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物は、用途に応じて所定の基材に塗布した後、硬化させることができる。硬化条件は、常温(25℃)でも十分に硬化するが、必要に応じて加熱、光照射により硬化してもよい。加熱する場合の温度は、例えば、60~200℃、光照射の場合は、例えば、波長200~400nmの紫外線のエネルギーによって硬化することができる。
【0056】
このような本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物であれば、高硬度、耐熱性に優れた硬化物を与えるものとなる。
【0057】
本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物であれば、例えば、封止材、接着剤、電気絶縁材、積層板、コーティング、インク、塗料、シーラント、レジスト、複合材料、フィルム、アンダーフィル材、反射防止材、光拡散材、光反射材などの各種用途にも使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【0058】
[半導体装置]
また、本発明では、上述の本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物の硬化物で半導体素子が封止された半導体装置を提供する。このような半導体装置であれば、本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物の硬化物が高い硬度と耐熱性を持つため信頼性の高いものとなる。
【実施例】
【0059】
以下、実施例、及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。なお、部は質量部を示す。
【0060】
使用した各成分の説明を以下に示す。
【0061】
(A)エポキシ基を含有する有機ケイ素化合物
(A-1)
下記式で示されるエポキシ変性オルガノポリシロキサン
【化4】
【0062】
(A-2)
下記式で示されるエポキシ基を含有する有機ケイ素化合物
【化5】
【0063】
(A-3)
下記式で示されるエポキシ基を含有する有機ケイ素樹脂
【化6】
【0064】
(B)白金族系錯体
(B-1)
塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液(白金元素含有率:1質量%)
【0065】
(B-2)
GELEST社製KARSTEDT触媒 (白金元素含有率:1質量%)
【0066】
(C)硬化促進剤
(C-1)
リン系硬化促進剤:商品名「U-CAT-5003」[第4級ホスホニウムブロマイド]、サンアプロ株式会社製。
【0067】
(C-2)
光カチオン硬化促進剤:商品名「SPI-210S」[トリアリールスルホニウム・リン系アニオン塩]、サンアプロ株式会社製。
【0068】
(C-3)
亜鉛系硬化促進剤:商品名「オクトープZn」[2-エチルヘキサン酸Zn]、ホープ製薬株式会社製。
【0069】
(D)エポキシ樹脂
粘度の値は回転粘度計により25℃で測定した値である。
(D-1)
エポキシ樹脂:商品名「JER-828EL」[ビスフェノールA型エポキシ樹脂]、三菱ケミカル株式会社製。10,000mPa・s。
【0070】
(D-2)
シリコーン変性エポキシ樹脂:下記式で示されるシリコーン変性エポキシ樹脂、信越化学工業株式会社製。18,000mPa・s。
【化7】
【0071】
(E)硬化剤
(E-1)
酸無水物系硬化剤:商品名「HN-5500」[3(4)メチル-ヘキサヒドロ無水フタル酸]、昭和電工マテリアルズ株式会社製。
【0072】
[実施例1]
(A)成分として、(A-1)30部、(B)成分として、(B-1)白金族金属として質量換算で1ppmとなる量、および(C)成分として(C-3)0.1部を混合し、自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎」、(株)シンキー製、型番:ARE-310)を用いて撹拌5分、脱泡2分で混練し、均一な透明液体であるエポキシ変性シリコーン樹脂組成物が得られた。
【0073】
[実施例2]
(A)成分として、(A-3)成分30部、(B)成分として、(B-2)白金族金属として質量換算で95ppmとなる量、(C)成分として(C-1)0.2部、(D)成分として(D-1)30部、(E)成分として(E-1)を(A)成分および(D)成分中のエポキシ基の合計個数に対する(E)成分中の酸無水物の合計個数の比が1.0となる量を混合し、自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎」、(株)シンキー製、型番:ARE-310)を用いて撹拌5分、脱泡2分で混練し、均一な透明液体であるエポキシ変性シリコーン樹脂組成物が得られた。
【0074】
[実施例3]
(A)成分として、(A-2)成分10部、(B)成分として、(B-2)白金族金属として質量換算で0.01ppmとなる量、(C)成分として(C-1)0.1部、(D)成分として(D-2)30部、(E)成分として(E-1)を(A)成分および(D)成分中のエポキシ基の合計個数に対する(E)成分中の酸無水物の合計個数の比が1.0となる量を混合し、自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎」、(株)シンキー製、型番:ARE-310)を用いて撹拌5分、脱泡2分で混練し、均一な半透明液体であるエポキシ変性シリコーン樹脂組成物が得られた。
【0075】
[実施例4]
(A)成分として、(A-1)30部、(B)成分として、(B-1)白金族金属として質量換算で0.5ppmとなる量、および(C)成分として(C-2)0.1部を混合し、自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎」、(株)シンキー製、型番:ARE-310)を用いて撹拌5分、脱泡2分で混練し、均一な透明液体であるエポキシ変性シリコーン樹脂組成物が得られた。
【0076】
[比較例1]
実施例1で用いた(B-1)成分を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして組成物を調製した。
【0077】
[比較例2]
実施例1で用いた(B-1)成分の量を、白金族金属として質量換算で0.005ppmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして組成物を調製した。
【0078】
[比較例3]
実施例1で用いた(B-1)成分の量を、白金族金属として質量換算で150ppmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして組成物を調製した。
【0079】
[比較例4]
(D)成分として、(D-1)30部、(B)成分として、(B-1)白金族金属として質量換算で1ppmとなる量、および(C)成分として(C-3)0.1部を混合し、自公転式撹拌装置(商品名「あわとり練太郎」、(株)シンキー製、型番:ARE-310)を用いて撹拌5分、脱泡2分で混練し、均一な透明液体であるエポキシ変性シリコーン樹脂組成物が得られた。
【0080】
実施例1~4及び比較例1~4で調製した組成物、及びその硬化物の物性を下記の方法で測定した。結果を表1および表2に記載した。
【0081】
該エポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物で(C-2)成分を使用した実施例4においてはメタルハライド水銀灯を2灯備えるコンベア炉内で(照度40W/cm2)で2秒間紫外線を照射した後150℃で4時間硬化させることで各硬化物を得た。それ以外の実施例、比較例に関しては150℃で4時間硬化させることで各硬化物を得た。
【0082】
(1)性状
硬化前の各組成物の流動性を確認した。100mlのガラス瓶に50gの組成物を加え、ガラスビンを横に倒して25℃で10分間静置した。その間に樹脂が流れ出せば液状であると判断した。
【0083】
(2)粘度
25℃における硬化前の各組成物の絶対粘度をJIS K 7117-1:1999記載の方法で東機産業社製回転粘度計TVB-10を用いてスピンドルNo.H7、回転速度6rpmの条件で測定した。
【0084】
(3)外観
各組成物を150℃×4時間で硬化して得られた硬化物について、色調及び透明性について目視で評価した。
【0085】
(4)硬さ(タイプD)
各組成物を150℃×4時間で硬化して得られた硬化物の硬さを、JIS K 6249:2003に準拠して、デュロメータ タイプD硬度計を用いて測定した。
【0086】
(5)耐熱性
各組成物を、150℃で4時間加熱成型して硬化物(10mm×15mm×1mm)を得た。日立分光光度計U-4100を用いて、この硬化物の光透過率(450nm)を23℃で測定し(初期透過率)、これを100%とした。次いで、硬化物を150℃で1,000時間熱処理した後、同様に光透過率を測定して、初期透過率に対する熱処理後の透過率の変化を求めた。
【0087】
以下に示す基準で耐熱性を評価した。
(判定基準)
○:初期透過率に対する耐熱性試験後の透過率変化が15%未満
△:初期透過率に対する耐熱性試験後の透過率変化が15%以上25%未満
×:初期透過率に対する耐熱性試験後の透過率変化が25%以上
【0088】
【0089】
【0090】
表1に示されるように、本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物を使用した実施例1~4では、概ね透明で、十分な硬度、耐熱性に優れた硬化物が得られた。これに対し、表2で示されるように(B)成分が添加されていない比較例1、(B)成分の量が規定量に対して不足している比較例2および(B)成分が過剰量添加された比較例3では耐熱性が悪化した。更に、(A)成分を含まない比較例4も耐熱性が悪化した。
【0091】
以上のように、本発明のエポキシ基含有有機ケイ素樹脂組成物であれば、高硬度で優れた耐熱性を発揮する硬化物を与えることができる。
【0092】
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。