專(zhuān)利名稱(chēng)::含聚鋁硅氧烷的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂以及用該樹(shù)脂獲得的光學(xué)半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂以及用該樹(shù)脂獲得的光學(xué)半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù):
:光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂組合物需要給出透明的固化樹(shù)脂,所述樹(shù)脂組合物用于封裝光學(xué)半導(dǎo)體元件,諸如發(fā)光二極管(LEDs)。通常,環(huán)氧樹(shù)脂組合物和酸酐固化劑已被廣泛使用(參見(jiàn),例如JP-A-2006-274249),所述環(huán)氧樹(shù)脂組合物得自環(huán)氧樹(shù)脂,諸如雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂或脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。然而,由于環(huán)氧樹(shù)脂具有高的吸濕性,當(dāng)通過(guò)回流焊接安裝光學(xué)半導(dǎo)體器件時(shí),有封裝材料斷裂的情況。另外,當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂在高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),存在發(fā)生變色從而導(dǎo)致發(fā)光二極管器件的亮度減小的情況。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其具有令人滿意的光傳輸性能和低的吸濕性,并且在高溫下使用時(shí)不發(fā)生變色。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光學(xué)半導(dǎo)體器件,其包括用所述樹(shù)脂封裝的光學(xué)半導(dǎo)體元件并且具有令人滿意的亮度保持率。艮口,本發(fā)明提供了以下的17項(xiàng)。1.一種光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其包含通過(guò)使硅化合物與鋁化合物反應(yīng)而獲得的聚鋁硅氧烷。2.根據(jù)項(xiàng)1所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述硅化合物為由下式(I)表示的化合物和由下式(II)表示的化合物中的至少一種其中Ri和W各自獨(dú)立地代表烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或芳基;并且Xi和XZ各自獨(dú)立地代表烷氧基、羥基或鹵素;以及《一廣x3(II)其中RS代表烷基、環(huán)垸基、烯基、炔基或芳基;并且X3、乂4和XS各自獨(dú)立地代表垸氧基、羥基或鹵素。3.根據(jù)項(xiàng)1所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述鋁化合物由下式(III)表示其中Y1、丫2和YS各自獨(dú)立地代表氫或垸基。4.根據(jù)項(xiàng)2所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述硅化合物為二甲基二甲氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷中的至少一種。5.根據(jù)項(xiàng)3所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述鋁化合物為三異丙醇鋁。6.—種光學(xué)半導(dǎo)體器件,其包含使用根據(jù)項(xiàng)1所述的樹(shù)脂封裝的光學(xué)半導(dǎo)體元件。7.根據(jù)項(xiàng)6所述的光學(xué)半導(dǎo)體器件,其亮度保持率為70%以上。根據(jù)本發(fā)明,可獲得光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其具有令人滿意的光傳輸性能和低的吸濕性,并且在高溫下使用時(shí)不發(fā)生變色。此外,也可獲得光學(xué)半導(dǎo)體器件,其包括用所述樹(shù)脂封裝的光學(xué)半導(dǎo)體元件并且具有令人滿意的亮度保持率。本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂適用于例如液晶顯示屏的背光源、交通信號(hào)燈、大型戶外顯示器和廣告招牌。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂包含通過(guò)使硅化合物與鋁化合物反應(yīng)而獲得的聚鋁硅氧垸。所述硅化合物優(yōu)選的實(shí)例是由下式(I)表示的化合物-R2其中W和W各自獨(dú)立地代表烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或芳基;并且^和XZ各自獨(dú)立地代表垸氧基、羥基或鹵素。6在式(I)中,Ri和W各自獨(dú)立地代表烷基、環(huán)垸基、烯基、炔基或芳基。從反應(yīng)性、穩(wěn)定性和收益性的觀點(diǎn)看,這些基團(tuán)中每個(gè)的碳原子數(shù)優(yōu)選為118,更優(yōu)選為112,甚至更優(yōu)選為16。其實(shí)例包括烷基,諸如甲基、乙基、丙基以及異丙基;環(huán)垸基,諸如環(huán)戊基和環(huán)己基;烯基,諸如乙烯基和烯丙基;炔基,諸如乙炔基和丙炔基;以及芳基,諸如苯基和甲苯基。這些中優(yōu)選的是垸基和芳基。優(yōu)選R'和W各自獨(dú)立地為甲基或苯基。在式(I)中,乂1和乂2各自獨(dú)立地代表烷氧基、羥基或鹵素。烷氧基的碳原子數(shù)優(yōu)選為14,并且更優(yōu)選為12。其實(shí)例包括甲氧基和乙氧基。這些中優(yōu)選甲氧基。鹵素優(yōu)選為氯或溴。由式(I)表示的硅化合物的實(shí)例包括二苯基二甲氧基硅垸、二甲基二甲氧基硅垸、二苯基二羥基硅垸、二甲基二乙氧基硅垸、二苯基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅垸、二乙基二乙氧基硅烷、二異丙基二甲氧基硅烷、二異丙基二乙氧基硅垸、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二甲基二氯硅垸、二苯基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷、二異丙基二氯硅烷以及甲基苯基二氯硅烷。這些化合物可單獨(dú)使用或其兩種以上組合使用。這些中優(yōu)選的是二甲基二甲氧基硅垸,其中R1和R2各自為甲基且X1和X2各自為甲氧基;以及二苯基二甲氧基硅烷,其中仗1和^各自為苯基且乂1和乂2各自為甲氧基。此外,硅化合物其他優(yōu)選的實(shí)例為由下式(II)表示的化合物fX~個(gè)hX3(II)其中RS代表烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或芳基;并且X3、乂4和XS各自獨(dú)立地代表烷氧基、羥基或鹵素。在式(II)中,RS代表垸基、環(huán)垸基、烯基、炔基或芳基。從反應(yīng)性、穩(wěn)定性和收益性的觀點(diǎn)看,這些基團(tuán)中每個(gè)的碳原子數(shù)優(yōu)選為118,更優(yōu)選為112,甚至更優(yōu)選為16。其實(shí)例包括與以上列舉作為式(I)中W和W實(shí)例的那些基團(tuán)相同的基團(tuán)。113優(yōu)選為烷基或芳基,并且更優(yōu)選為甲基。在式(II)中,X3、X"以及XS各自獨(dú)立地代表垸氧基、羥基或鹵素。烷氧基的碳原子數(shù)優(yōu)選為14,并且更優(yōu)選為12。其實(shí)例包括與以上列舉的關(guān)于式(I)中Xi和xz的那些基團(tuán)相同的垸氧基基團(tuán)。這些中優(yōu)選甲氧基。鹵素優(yōu)選為氯或溴。由式(II)表示的硅化合物的實(shí)例包括苯基三甲氧基硅垸、甲基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅垸、苯基三氯硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三氯硅烷、異丙基三甲氧基硅垸以及異丙基三氯硅烷。這些化合物可單獨(dú)使用或其兩種以上組合使用。這些中優(yōu)選的是甲基三甲氧基硅烷,其中W為甲基且X3、X4和XS各自為甲氧基。在本發(fā)明封裝樹(shù)脂的制備中,可使用不同于由式(I)表示的硅化合物和由式(II)表示的硅化合物的一種或多種硅化合物,只要這不會(huì)減小本發(fā)明的效果。然而,從耐熱性、透明度以及耐光性的觀點(diǎn)看,使用由式(I)表示的硅化合物和/或由式(II)表示的硅化合物的總量?jī)?yōu)選為進(jìn)行反應(yīng)的混合物的3095重量%,更優(yōu)選為5095重量%,甚至更優(yōu)選為6095重量%。從反應(yīng)產(chǎn)物的耐熱性和柔韌性的觀點(diǎn)看,在由式(I)表示的硅化合物與由式(II)表示的硅化合物結(jié)合使用的情況中,二者間的重量比{(由式(I)表示的硅化合物)/(由式(II)表示的硅化合物)H尤選為20/11/10。從耐熱性、耐光性以及透明度的觀點(diǎn)看,在式(I)的R'和W中以及在式(n)的RS中,垸基與芳基間的摩爾比(烷基/芳基)優(yōu)選為ioo/o5/95,并且更優(yōu)選為100/015/85。所述鋁化合物優(yōu)選為由下式(m)表示的化合物O——Yl(III)其中Y1、¥2和¥3各自獨(dú)立地代表氫或垸基。式(III)中垸基的碳原子數(shù)優(yōu)選為112,更優(yōu)選為16,甚至更優(yōu)選為13。垸基的實(shí)例包括甲基、乙基、丙基以及異丙基。其中優(yōu)選為乙基和異丙基,并且更優(yōu)選異丙基。由式(III)表示的鋁化合物的實(shí)例包括甲醇鋁、乙醇鋁、丙醇鋁以及丁醇鋁。這些化合物可單獨(dú)使用或其兩種以上組合使用。其中優(yōu)選為三異丙醇鋁。從耐熱性、透明度以及耐光性的觀點(diǎn)看,將要反應(yīng)的硅化合物與鋁化合物間的摩爾比(硅化合物/鋁化合物)優(yōu)選為1,000/11/1,更優(yōu)選為500/11/1。不同于上述化合物的物質(zhì)可用于所述反應(yīng)中,只要這不會(huì)減小本發(fā)明的效果。例如,可使用鹽酸。從提高反應(yīng)速度的觀點(diǎn)看,使用鹽酸的量(pH值為26)優(yōu)選為進(jìn)行反應(yīng)的混合物的530重量%,更優(yōu)選為520重量%,甚至更優(yōu)選為515重量%。硅化合物與鋁化合物的反應(yīng)可例如在攪拌下于010(TC的溫度進(jìn)行148小時(shí)。在這種情況下可用的方法的實(shí)例包括這樣的方法將硅化合物溶解在諸如甲苯、THF或醇的溶劑中,并將鋁化合物加到所述溶液中并反應(yīng)。然而,可用的方法不應(yīng)理解為僅限于該方法。在使用兩種以上硅化合物的情況中,可使這些化合物同時(shí)反應(yīng)。然而,由于所述化合物的反應(yīng)性由于它們官能團(tuán)的不同而不同,所以可使這些化合物彼此分開(kāi)進(jìn)行反應(yīng)。在硅化合物與鋁化合物的反應(yīng)后,該反應(yīng)混合物可例如用蒸發(fā)器蒸發(fā)處理以除去揮發(fā)性成分。由此獲得的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂可用于封裝光學(xué)半導(dǎo)體元件,例如通過(guò)旋涂或其他技術(shù)施用樹(shù)脂,并接著優(yōu)選在5030(TC、更優(yōu)選在5025(TC下干燥樹(shù)脂達(dá)優(yōu)選148小時(shí)、并且更優(yōu)選124小時(shí)的一段時(shí)間。從保護(hù)光學(xué)半導(dǎo)體元件的觀點(diǎn)看,封裝后樹(shù)脂的厚度優(yōu)選為505,000jiim,更優(yōu)選為1004,000Mm。本發(fā)明的樹(shù)脂適用于光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,所述光學(xué)半導(dǎo)體元件用于液晶顯示屏的背光源、交通信號(hào)燈、大型戶外顯示器、廣告招牌等。本發(fā)明還涉及光學(xué)半導(dǎo)體器件,其包括用所述光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂封裝的光學(xué)半導(dǎo)體元件。從確保耐用性的觀點(diǎn)看,本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件的亮度保持率優(yōu)選為70%以上,并且更優(yōu)選為90%以上。在這點(diǎn)上,亮度保持率可由下面的等式定義。亮度保持率=[(在300mA下連續(xù)照明300小時(shí)后的亮度)/(測(cè)試剛開(kāi)始后的亮度)]XIOO亮度可通過(guò)將在下面給出的實(shí)施例中的方法測(cè)量。實(shí)施例實(shí)施例1將0.410g(2.01mmol)三異丙醇鋁和1.3mL鹽酸(pH值為2)加到4.82g(40.2mmol)二甲基二甲氧基硅垸的甲苯溶液(5mL)中。在80。C下攪拌該混合物2小時(shí),然后用旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器處理,以從其中除去揮發(fā)性成分。因此,獲得無(wú)色、透明、油質(zhì)的包含聚鋁硅氧烷的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂(2.17g;產(chǎn)率為70%)。制備了其上安裝有發(fā)藍(lán)光的二極管的基板。通過(guò)旋涂將所得光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂施用于包括發(fā)藍(lán)光的二極管的基板表面。在150°。下干燥施用的樹(shù)脂3小時(shí),以封裝發(fā)藍(lán)光的二極管。因此,獲得發(fā)藍(lán)光的二極管器件。實(shí)施例2以與實(shí)施例1中相同的方式獲得發(fā)藍(lán)光的二極管器件,除了以下列方式獲得光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂。將0.410g(2.01mmol)三異丙醇鋁和1.3mL鹽酸(pH值為2)加到4.90g(20.1mmol)二苯基二甲氧基硅烷和2.41g(20.1mmol))二甲基二甲氧基硅烷的甲苯溶液(5mL)中。在80'C下攪拌該混合物2小時(shí),并且從其中除去揮發(fā)性成分以獲得無(wú)色、透明、油質(zhì)的包含聚鋁硅氧垸的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂(4.36g;產(chǎn)率為78%)。實(shí)施例3以與實(shí)施例i中相同的方式獲得發(fā)藍(lán)光的二極管器件,除了以下列方式獲得光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂。將0.164g(0.804mmol)三異丙醇鋁和1.5mL鹽酸(pH值為2)加到4.90g(20.1mmol)二苯基二甲氧基硅烷和2.41g(20.1mmol))二甲基二甲氧基硅垸的甲苯溶液(5mL)中。在8(TC下攪拌該混合物2小時(shí),并且從其中除去揮發(fā)性成分以獲得無(wú)色、11透明、油質(zhì)的含聚鋁硅氧烷的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂(4.22g;產(chǎn)率為76%)。實(shí)施例4以與實(shí)施例1中相同的方式獲得發(fā)藍(lán)光的二極管器件,除了以下列方式獲得光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂。將0.017g(0.083mmol)三異丙醇鋁和1.4mL鹽酸(pH值為2)加到4.88g(20.0mmol)二苯基二甲氧基硅烷、1.80g(15.0mmol)二甲基二甲氧基硅烷和0.681g(5.01mmo1)甲基三甲氧基硅垸的甲苯溶液(5mL)中。在8(TC下攪拌該混合物2小時(shí),并且從其中除去揮發(fā)性成分以獲得無(wú)色、透明、油質(zhì)的包含聚鋁硅氧垸的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂(4.30g;產(chǎn)率為76%)。對(duì)比例1將45重量份環(huán)氧當(dāng)量為7,500的雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂(EpikoteEP1256,由JanpanEpoxyResinsCo.Ltd.(日本環(huán)氧樹(shù)脂有限公司)制造)、33重量份具有脂環(huán)骨架、環(huán)氧當(dāng)量為260的環(huán)氧樹(shù)脂(EHPE-3150,由DaicelChemicalIndustriesLtd.(日本大賽璐化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社)制造)、22重量份的4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐(MH-700,由NewJapanChemicalCo.Ltd.(新日本化工股份有限公司)制造)以及1.2重量份的2-甲基咪唑(2MZ,由ShikokuChemicalsCorp.(四國(guó)化工公司)制造)溶解在甲乙酮中,所述甲乙酮的量使得產(chǎn)生50%的濃度。由此,制備出涂層溶液。將該溶液以得到lOOjntn厚度的量施用于聚酯薄膜上,并接著在130。C下干燥2分鐘。將三片該環(huán)氧樹(shù)脂涂層于IO(TC下熱層合在一起,同時(shí)適當(dāng)?shù)貏冸x聚酯薄膜,從而制備出300/mi厚度的環(huán)氧樹(shù)脂片。將其上安裝有發(fā)藍(lán)光的二極管的基板加熱到150°C。其后,將所得環(huán)氧樹(shù)脂片放置在基板上使得該片覆蓋發(fā)藍(lán)光的二極管。在0.5MPa的壓力下封裝發(fā)藍(lán)光的二極管以獲得發(fā)藍(lán)光的二極管器件。根據(jù)以下評(píng)價(jià)項(xiàng)目分別對(duì)以上所得樹(shù)脂和器件進(jìn)行檢測(cè)。所得結(jié)果在表1中示出。(透光率)用分光光度計(jì)(U-4100,由HitachiHigh-TechnologiesCorp.(日立高新技術(shù)公司)制造)檢驗(yàn)實(shí)施例和對(duì)比例中獲得的樹(shù)脂在450nm波長(zhǎng)處的透光率(被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于50/mi厚的樹(shù)脂的值)。(耐熱性)將實(shí)施例和對(duì)比例中獲得的樹(shù)脂在15(TC的熱風(fēng)干燥爐中放置100小時(shí)。對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷100小時(shí)放置的樹(shù)脂在視覺(jué)上檢測(cè)透明度。從初始狀態(tài)未發(fā)生顏色變化的樹(shù)脂被標(biāo)記為"優(yōu)良",以及從初始狀態(tài)發(fā)生顏色變化的樹(shù)脂被標(biāo)記為"差"。(吸濕率)相對(duì)于在實(shí)施例和對(duì)比例中獲得的每種樹(shù)脂,計(jì)算在6(TC和90%RH的條件下放置24小時(shí)重量的增加。吸濕率由下面的等式計(jì)算的值表示{[(放置24小時(shí)后樹(shù)脂的重量)一(放置前樹(shù)脂的重量)]/(放置前樹(shù)脂的重量)}X100。(亮度保持率)-使300mA的電流流經(jīng)在實(shí)施例和對(duì)比例中獲得的發(fā)藍(lán)光的二極管器件,并且用MCPD(瞬間多通道光電探測(cè)器系統(tǒng)MCPD-3000,由OtsukaElectronicsCo.Ltd.(大冢電子有限公司)制造)在檢測(cè)開(kāi)始后立即測(cè)量器件的亮度。其后,使每個(gè)器件經(jīng)受電流通過(guò)。300小時(shí)后,以同樣的方式測(cè)量該器件的亮度。使用下面的等式計(jì)算亮度保持率。亮度保持率為70。/。以上的二極管器件被判斷為具有令人滿意的耐光性。亮度保持率(%)=[(在300mA下連續(xù)照明300小時(shí)后的亮度)/(測(cè)試剛開(kāi)始后的亮度)]XIOO表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表1中示出的結(jié)果可看出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂具有令人滿意的光傳輸性能和低的吸濕性,并且在高溫下使用時(shí)不發(fā)生變色。此外,通過(guò)用這些樹(shù)脂封裝光學(xué)半導(dǎo)體元件而獲得的光學(xué)半導(dǎo)體器件具有令人滿意的亮度保持率。雖然已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述,但對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明范圍的前提下對(duì)其進(jìn)行各種改變和修改是顯而易見(jiàn)的。本申請(qǐng)基于2007年11月28日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2007-306818,其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。此外,本文引用的所有參考文獻(xiàn)也全部并入。權(quán)利要求1.一種光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其包含通過(guò)使硅化合物與鋁化合物反應(yīng)而獲得的聚鋁硅氧烷。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述硅化合物為由下式(I)表示的化合物和由下式(II)表示的化合物中的至少一種<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中,W和W各自獨(dú)立地代表烷基、環(huán)烷基、烯基、炔基或芳基;并且乂1和乂2各自獨(dú)立地代表烷氧基、羥基或鹵素;以及<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中,RS代表垸基、環(huán)烷基、烯基、炔基或芳基;并且X3、X4和XS各自獨(dú)立地代表烷氧基、羥基或鹵素。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述鋁化合物由下式(III)表示j)。H)其中Y1、¥2和¥3各自獨(dú)立地代表氫或垸基。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述硅化合物為二甲基二甲氧基硅垸和二苯基二甲氧基硅烷中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂,其中所述鋁化合物為三異丙醇鋁。6.—種光學(xué)半導(dǎo)體器件,其包含用根據(jù)權(quán)利要求l所述的樹(shù)脂封裝的光學(xué)半導(dǎo)體元件。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)半導(dǎo)體器件,其亮度保持率為70%以上。全文摘要本發(fā)明涉及一種含聚鋁硅氧烷的光學(xué)半導(dǎo)體元件封裝用樹(shù)脂以及用該樹(shù)脂獲得的光學(xué)半導(dǎo)體器件,該樹(shù)脂包含通過(guò)使硅化合物與鋁化合物反應(yīng)而獲得的聚鋁硅氧烷。所述樹(shù)脂具有良好的光傳輸性能和低的吸濕性,并且在高溫下使用時(shí)不發(fā)生變色。文檔編號(hào)C08G77/04GK101445604SQ200810176899公開(kāi)日2009年6月3日申請(qǐng)日期2008年11月28日優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日發(fā)明者片山博之申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社