光半導體裝置用密封劑及使用其的光半導體裝置的製作方法
2023-06-06 05:38:21
專利名稱：光半導體裝置用密封劑及使用其的光半導體裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在光半導體裝置中用於密封半導體元件的光半導體裝置用密封劑以及使用該光半導體裝置用密封劑的光半導體裝置。
背景技術：
發光二極體(LED)裝置等光半導體裝置的消耗電力低，且壽命長。另外，光半導體裝置即使在嚴酷的環境下也可以使用。因此，光半導體裝置可以在手機用背光源、液晶電視用背光源、汽車用燈、照明器具及廣告牌等廣泛的用途中使用。光半導體裝置中所使用的作為發光元件的光半導體元件(例如LED)與大氣直接接觸時，光半導體的發光特 性由於大氣中的水分或浮遊塵埃等而迅速下降。因此，上述光半導體元件通常配置在稱為殼體的封裝內，在封裝內利用光半導體裝置用密封劑進行密封。下述文獻I中公開有一種含有氫化雙酚A縮水甘油醚、脂環式環氧單體和潛在性催化劑的環氧樹脂材料作為光半導體用密封劑。該環氧樹脂材料通過熱陽離子聚合進行固化。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2003-73452號公報
發明內容
發明要解決的課題在如專利文獻I中記載的使用現有的光半導體裝置用密封劑的光半導體裝置中，有時稱為殼體的封裝和密封劑的密合性低或對溼度的粘接可靠性低。另外，光半導體裝置在反覆受到加熱和冷熱的溫度循環等嚴酷的環境下使用時，有時在封裝和密封劑的界面中在密封劑上產生裂紋或密封劑從殼體材料等上剝離。本發明的目的在於，提供一種光半導體裝置用密封劑以及使用該光半導體裝置用密封劑的半導體裝置，所述光半導體裝置用密封劑在殼體內密封半導體裝置時，可以提高殼體和密封劑的密合性，且可以提高相對於溼度的粘接可靠性。本發明的限定性目的在於，提供一種光半導體裝置用密封劑以及使用該光半導體裝置用密封劑的半導體裝置，所述光半導體裝置用密封劑不僅可以提高殼體和密封劑的密合性及對溼度的粘接可靠性，而且即使在苛刻的環境下使用也可以不易產生裂紋或剝離。本發明的進一步限定性目的在於，提供一種光半導體裝置用密封劑以及使用該光半導體裝置用密封劑的半導體裝置，所述光半導體裝置用密封劑不僅可以提高殼體和密封劑的密合性及對溼度的粘接可靠性，而且相對於腐蝕性氣體具有較高的氣體阻隔性。用於解決問題的方案根據本發明的較寬的範圍，可提供一種光半導體用密封劑，其含有第一有機聚矽氧烷、第二有機聚矽氧烷、矽氫化反應用催化劑和具有鈦原子的有機化合物，其中，
所述第一有機聚矽氧烷不具有與矽原子鍵合的氫原子但具有與矽原子鍵合的鏈烯基及與矽原子鍵合的芳基，所述第二有機聚矽氧烷具有與矽原子鍵合的氫原子及與矽原子鍵合的芳基。
所述具有鈦原子的有機化合物優選為四異丙氧基鈦、四正丁氧基鈦、四(2-乙基
己氧基)鈦或異丙氧基辛二醇鈦。本發明的光半導體裝置用密封劑優選還含有烷氧基矽烷化合物。所述烷氧基矽烷化合物優選為3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷或2-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽燒。在本發明的光半導體裝置用密封劑的某種特定範圍中，所述第一有機聚矽氧烷為下述式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷，所述第二有機聚矽氧烷為下述式(51A)所示的第二有機聚矽氧烷，所述第一有機聚矽氧烷及所述第二有機聚矽氧烷通過下述式(X)求得的芳基的含量比例分別為30摩爾％以上且70摩爾％以下。[化學式I](Rn^RssiOv2)aOMRssi(V2)b(ResiOv2)c…式(IA)所述式(IA)中，a、b及 c 滿足 a/ (a+b+c) =0 0.50、b/ (a+b+c) =0.40 1.0,並且c/(a+b+c) =0 0.50, Rl R6中至少I個表示苯基，至少I個表示鏈烯基，苯基及鏈烯基以外的Rl R6表示碳原子數I 8的烴基。[化學式2](RsiRssRsssiov2)p(RsARsssiCV2)tl(Rsesiov2)r…式(51A)所述式(51A)中，P、q及 r 滿足 p/ (p+q+r) =0.05 0.50、q/ (p+q+r) =0.05 0.50及r/ (p+q+r) =0.20 0.80, R51 R56中至少I個表示苯基,至少I個表示直接與娃原子鍵合的氫原子，苯基及直接與娃原子鍵合的氫原子以外的R51 R56表不碳原子數I 8的經基。芳基的含量比例(摩爾％) = (每I分子所述第一有機聚矽氧烷或所述第二有機聚矽氧烷中所含的芳基的平均個數X芳基的分子量/所述第一有機聚矽氧烷或所述第二有機聚矽氧烷的數均分子量)X100…式(X)本發明的光半導體裝置包括殼體、設置在該殼體內的光半導體元件以及按照本發明構成的光半導體裝置用密封劑，所述光半導體裝置用密封劑設置在所述殼體內並密封所述半導體元件。發明效果本發明的光半導體裝置用密封劑由於含有第一有機聚娃氧燒、第二有機聚娃氧烷、矽氫化反應用催化劑和具有鈦原子的有機化合物，其中，所述第一有機聚矽氧烷不具有與矽原子鍵合的氫原子但具有與矽原子鍵合的鏈烯基及與矽原子鍵合的芳基，所述第二有機聚娃氧燒具有與娃原子鍵合的氫原子及與娃原子鍵合的芳基，因此，在殼體內密封光半導體裝置時，可以提高殼體和密封劑的密合性，且可以提高對溼度的粘接可靠性。
圖1:圖1是表示本發明的一個實施方式的光半導體裝置的主視剖面圖。符號說明
L...光半導體裝置2…殼體2a...內面3…光半導體元件4…光半導體裝置用密封劑P…殼體和密封劑的界面
具體實施例方式以下，對本發明的詳細情況進行說明。本發明的光半導體裝置用密封劑含有第一有機聚矽氧烷、第二有機聚矽氧烷、矽氫化反應用催化劑和具有鈦原子的有機化合物。上述第一有機聚矽氧烷不具有與矽原子鍵合的氫原子但具有與矽原子鍵合的鏈烯基及與矽原子鍵合的芳基。上述第二有機聚矽氧烷具有與矽原子鍵合的氫原子及與矽原子鍵合的芳基。光半導體元件通常配置在稱為殼體的封裝內，在封裝內利用光半導體裝置用密封劑進行密封。通過採用上述組成，可以提高稱為殼體的封裝和密封劑的密合性，且可以提高對於溼度的粘接可靠性。對使用本發明的光半導體裝置用密封劑的光半導體裝置而言，即使暴露在高溼條件下，封裝和密封劑的粘接可靠性也很高。進而，通過採用上述的組成，即使在苛刻的環境下使用密封劑上也不易產生裂紋或剝離。另外，為了反射到達發光元件的背面側的光，有時在發光元件的背面形成有經鍍銀的電極。密封劑上產生裂紋或密封劑從殼體材料上剝離時，經鍍銀的電極被暴露在大氣中。此時，有時鍍銀因存在於大氣中的硫化氫氣體或亞硫酸氣體等腐蝕性氣體而發生變色。由於電極變色時，反射率下降，因此，存在發光元件發出的光的亮度下降這樣的問題。相對於此，通過採用本發明中的上述組成，密封劑可以對腐蝕性氣體具有較高的氣體阻隔性。從得到氣體阻隔性更加優異的密封劑的觀點考慮，上述第一有機聚矽氧烷優選為式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷。從得到氣體阻隔性更進一步優異的密封劑的觀點考慮，上述第二有機聚矽氧烷優選為式(51A)所示的第二有機聚矽氧烷。從更進一步提高密封劑的氣體阻隔性的觀點考慮，上述第一有機聚矽氧烷及上述第二有機聚矽氧烷通過下述式(X)求得的芳基的含量比例分別優選為30摩爾％以上，更優選為35摩爾％以上，優選為70摩爾％以下，更優選為65摩爾％以下。芳基的含量比例為上述下限以上及上述上限以下時，氣體阻隔性更進一步變高，且不易產生密封劑的剝離。芳基的含量比例(摩爾％) = (每I分子上述第一有機聚矽氧烷或上述第二有機聚矽氧烷中所含的芳基的平均個數X芳基的分子量/上述第一有機聚矽氧烷或上述第二有機聚矽氧烷的數均分子量)X 100…式(X)(第一有機聚矽氧烷)本發明的光半導體 裝置用密封劑中所含的第一有機聚矽氧烷不具有與矽原子鍵合的氫原子但具有與矽原子鍵合的鏈烯基和與矽原子鍵合的芳基。作為上述第一有機聚矽氧燒，不包括具有與娃原子鍵合的氫原子的聚有機娃氧燒。上述第一有機聚娃氧燒由於不具有與矽原子鍵合的氫原子，因此，與上述第二有機聚矽氧烷不同。上述鏈烯基和芳基分別直接鍵合於矽原子。上述鏈烯基的碳-碳雙鍵中的碳原子可以鍵合於矽原子，與上述鏈烯基的碳-碳雙鍵中的碳原子不同的碳原子也可以鍵合於矽原子。作為上述芳基，可以舉出無取代的苯基及取代苯基。從得到氣體阻隔性更進一步優異的密封劑的觀點考慮，上述第一有機聚矽氧烷優選為下述式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷。其中，作為上述第一有機聚矽氧烷，也可以使用下述式(IA)所不的第一有機聚娃氧燒以外的第一有機聚娃氧燒。上述第一有機聚娃氧烷可以僅使用I種，也可以組合使用2種以上。[化學式3](Rn^RssiOv2)aOMRssi(V2)b(ResiOv2)c…式(IA)上述式(IA)中，a、b及 c 滿足 a/ (a+b+c) =0 0.50、b/ (a+b+c) =0.40 1.0 及 c/(a+b+c) =0 0.50，Rl R6中至少I個表示苯基，至少I個表示鏈烯基，苯基及鏈烯基以外的Rl R6表示碳原子數I 8的烴基。另外，上述式(IA)中，(R4R5Si02/2)所示的結構單元及(R6Si03/2)所示的結構單元分別可以具有烷氧基，也可以具有羥基。上述式(IA)表示平均組成式。上述式(IA)中的烴基可以為直鏈狀，也可以是支鏈狀。上述式(IA)中的Rl R6可以相同，也可以不同。上述式(IA) 中，(R4R5Si02/2)所示的結構單元中的氧原子部分、(R6Si03/2)所示的結構單元中的氧原子部分分別表示形成矽氧烷鍵的氧原子部分、烷氧基的氧原子部分或羥基的氧原子部分。另外，通常在上述式(IA)的各結構單元中，烷氧基的含量少，而且羥基的含量也少。這通常是由於為了得到第一有機聚矽氧烷，使烷氧基矽烷化合物等有機矽化合物水解、縮聚時，烷氧基及羥基多變換成矽氧烷鍵的部分骨架。即，烷氧基的氧原子及羥基的氧原子多變換成形成矽氧烷鍵的氧原子。在上述式(IA)的各結構單元具有烷氧基或羥基的情況下，表示少量殘留有未變換成矽氧烷鍵的部分骨架的未反應的烷氧基或羥基。關於後述的式(51A)的各結構單元具有烷氧基或羥基的情況，也可以說是類似的。上述式(IA)中，作為鏈烯基，可以舉出:乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基及己烯基等。從更進一步提高氣體阻隔性的觀點考慮，上述第一有機聚矽氧烷中的鏈烯基及上述式(IA)中的鏈烯基優選為乙烯基及烯丙基，更優選為乙烯基。作為上述式(IA)中的碳原子數I 8的烴基沒有特別限定，例如可以舉出:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、異丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、異戊基、新戊基、叔戊基、異己基及環己基。上述式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷通過下述式(Xl)求得的芳基的含量比例優選為30摩爾％以上，優選為70摩爾％以下。該芳基的含量比例為30摩爾％以上時，氣體阻隔性更進一步變高。芳基的含量比例為70摩爾％以下，難以發生密封劑的剝離。從更進一步提高氣體阻隔性的觀點考慮，芳基的含量比例更優選為35摩爾％以上。從更進一步不易產生剝離的觀點考慮，更優選芳基的含量比例為65摩爾％以下。芳基的含量比例(摩爾％) = (平均組成式為上述式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷的每I分子中所含的芳基的平均個數X芳基的分子量/平均組成式為上述式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷的數均分子量)X 100…式(Xl)上述式(Xl)中的芳基表示苯基、芳基的含量比例表示苯基的含量比例。
上述第一有機聚娃氧燒優選含有I個娃原子上鍵合有2個苯基的二苯基娃氧燒結構單元。上述第一有機聚矽氧烷的總矽氧烷結構單元100摩爾％中，I個矽原子上鍵合有2個苯基的二苯基矽氧烷結構單元的比例優選為5摩爾％以上，更優選為10摩爾％以上，進一步優選為25摩爾％以上，特別優選為30摩爾％以上。二苯基矽氧烷結構單元的比例越多，並且二苯基矽氧烷結構單元的比例為30%以上，密封劑的分配性越良好，進而從多個半導體裝置導出的光的亮度越高。上述二苯基矽氧烷結構單元的比例最優選為40摩爾％以上，優選為60摩爾％以下。上述二苯基矽氧烷結構單元的比例為上述上限以下時，密封劑的分配性變得良好，由半導體裝置所提取的光的亮度變得更高。上述二苯基矽氧烷的結構單元優選為下述式(Ι-bl)所示的結構單元。另外，在下述式(ι-bl)所示的結構單元中，末端的氧原子通常與鄰接的矽原子形成矽氧烷鍵，與鄰接的結構單元共用氧原子。因此，將末端的一個的氧原子設為「01/2」。[化學式4]
權利要求
1.一種光半導體裝置用密封劑，其含有第一有機聚矽氧烷、第二有機聚矽氧烷、矽氫化反應用催化劑和具有鈦原子的有機化合物， 所述第一有機聚矽氧烷不具有與矽原子鍵合的氫原子，但具有與矽原子鍵合的鏈烯基以及與矽原子鍵合的芳基； 所述第二有機聚矽氧烷具有與矽原子鍵合的氫原子以及與矽原子鍵合的芳基。
2.如權利要求1所述的光半導體裝置用密封劑，其中，所述具有鈦原子的有機化合物為四異丙氧基鈦、四正丁氧基鈦、四(2-乙基己氧基)鈦或異丙氧基辛二醇鈦。
3.如權利要求1所述的光半導體裝置用密封劑，其還含有烷氧基矽烷化合物。
4.如權利要求2所述的光半導體裝置用密封劑，其還含有烷氧基矽烷化合物。
5.如權利要求3所述的光半導體裝置用密封劑，其中，所述烷氧基矽烷化合物為3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷或2-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷。
6.如權利要求4所述的光半導體裝置用密封劑，其中，所述烷氧基矽烷化合物為3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷或2-(3，4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷。
7.如權利要求1 6中任一項所述的光半導體裝置用密封劑，其中， 所述第一有機聚矽氧烷為下述式(IA)所示的第一有機聚矽氧烷，所述第二有機聚矽氧烷為下述式(51A)所示的第二有機聚矽氧烷， 在所述第一有機聚矽氧烷及所述第二有機聚矽氧烷中，通過下述式(X)求得的芳基的含量比例分別為30摩爾％以上且70摩爾％以下， [化學式I](RlR2R3Si01/2) a (R4R5Si02/2)b (R6Si03/2) c…式(IA) 上述式(IA)中，a、b 及 c 滿足 a/ (a+b+c) =0 0.50、b/ (a+b+c) =0.40 1.0 及 c/(a+b+c) =0 0.50，Rl R6中至少I個表示苯基，至少I個表示鏈烯基，苯基及鏈烯基以外的Rl R6表示碳原子數I 8的烴基， [化學式2](R51R52R53Si01/2)p (R54R55Si02/2) q (R56Si03/2) r…式(51A)上述式(51A)中，p、q 及 r 滿足 p/ (p+q+r) =0.05 0.50、q/ (p+q+r) =0.05 0.50 及r/ (P+q+r) =0.20 0.80，R51 R56中至少I個表示苯基，至少I個表示直接與矽原子鍵合的氫原子，苯基及直接與矽原子鍵合的氫原子以外的R51 R56表示碳原子數I 8的烴基， 芳基的含量比例(摩爾％) = (每I分子所述第一有機聚矽氧烷或每I分子所述第二有機聚矽氧烷中所含的芳基的平均個數X芳基的分子量/所述第一有機聚矽氧烷或所述第二有機聚矽氧烷的數均分子量)X 100…式(X)。
8.一種光半導體裝置，其具備殼體、設置於所述殼體內的光半導體元件和權利要求1 6中任一項所述的光半導體裝置用密封劑，所述光半導體裝置用密封劑設置在所述殼體內並密封所述半導體元件。
9.一種光半導體裝置，其具備殼體、設置於所述殼體內的光半導體元件和權利要求7所述的光半導體裝置用密封劑，所述光半導體裝置用密封劑設置在所述殼體內並密封所述半導體元件。
全文摘要
本發明提供一種光半導體裝置用密封劑，其在殼體內密封光半導體裝置時，可以提高殼體與密封劑的密合性，且可以提高相對於溼度的粘接可靠性。所述光半導體裝置用密封劑含有不具有與矽原子鍵合的氫原子且具有與矽原子鍵合的鏈烯基及與矽原子鍵合的芳基的第一有機聚矽氧烷、具有與矽原子鍵合的氫原子及與矽原子鍵合的芳基的第二有機聚矽氧烷、矽氫化反應用催化劑和具有鈦原子的有機化合物。
文檔編號H01L33/56GK103168078SQ201180050568
公開日2013年6月19日 申請日期2011年9月15日 優先權日2010年10月19日
發明者谷川滿, 渡邊貴志, 乾靖, 國廣良隆, 山崎亮介, 小林佑輔 申請人:積水化學工業株式會社