(57)【要約】【課題】柔軟なシリコーン樹脂でダイシング可能なシリコーン樹脂組成物を提供し、これを用いた発光ダイオードを提供する。【解決手段】本発明に関わるシリコーン樹脂組成物は、柔軟なシリコーン樹脂に、柔軟なシリコーン樹脂よりも固いショアＤ硬度５０以上の硬化したシリコーン樹脂の粉末を含有させたので、耐熱性はもとより、変色せずに長期に亘って安定している。硬化後の収縮が小さく柔軟性を有しているため、応力が蓄積されず発光ダイオードの信頼性を高める効果がある。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化したシリコーン樹脂粉末を含有することを特徴とするシリコーン樹脂組成物。
【請求項２】
硬化したシリコーン樹脂の硬度が、含有されるシリコーン樹脂の硬化後の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１記載のシリコーン樹脂組成物。
【請求項３】
硬化したシリコーン樹脂の硬度がショアＤ硬度で５０以上であることを特徴とする請求項１ないし２記載のシリコーン樹脂組成物。
【請求項４】
硬化したシリコーン樹脂の粉末はシリコーン樹脂の硬化体を粉砕して得られたものであることを特徴とする請求項１から３記載のシリコーン樹脂組成物。
【請求項５】
シリコーン樹脂組成物のシリコーンがジメチル系シリコーンであることを特徴とする請求項１記載のシリコーン樹脂組成物。
【請求項６】
硬化したシリコーン樹脂は、4官能、３官能のシリコーンモノマーを含有するシリコーン樹脂を硬化させてなることを特徴とする請求項１記載のシリコーン樹脂組成物。
【請求項７】
請求項１から６記載のシリコーン組成物を封止材として用いたことを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーン樹脂組成物に関わり、特に発光ダイオードに使用する封止樹脂に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子をモールドして形成される発光ダイオードを製造する為に耐熱性、耐光性に優れるシリコーン樹脂を封止材として使用している。シリコーン樹脂の基本骨格は、ジメチルシロキ酸、メチルフェニルシロキ酸、ジフェニルシロキ酸からなるものが主流である。これを硬化させるには複数の手段がある。前期の繰り返し単位からなるモノマーに、エポキシ基やアミン、アクリル基などで変性して硬化させることや、湿気硬化性を付与したり、あるいは付加型と呼ばれるSi-H基とSi-C=C基とを触媒中で反応させるタイプのものもある。
発光ダイオードの場合付加型と呼ばれるシリコーンが多く使用されている。これは他の硬化タイプのものと比較して付加型のものは熱や光による経時的な色の変化（黄変）が比較的少ないからである。
【０００３】
また、シリコーン樹脂は一般に柔軟で安定な樹脂であることが知られている。哺乳瓶の乳首やパッキングなどで使用されている。
発光ダイオードを生産するには、一つづつ発光体を並べてそれぞれにシリコーン樹脂を用いて封止する方法もあるが、この様な方法をとると多くの発光ダイオードをまとめて生産することはできない。
この為、複数の発光素子を１つのシートに装着して、まとめて封止樹脂する方法をとることが好ましい。この様なまとめ生産を従来の樹脂を用いて実施しようとすると樹脂が柔らかく一つづつの素子に分離することが良好にできないといった問題がある。この理由は主に樹脂が柔らかい為にダイシング時点で樹脂を引きちぎってしまうことにある。
本問題を解決する為の手段として特許文献１には樹脂自体の硬化後のショア硬度がＤ−３０度以上の樹脂を用いることで解決できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３２２５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によって問題を解決しようとした場合、シリコーン樹脂組成物の硬度を上げることになる。この様な操作を行うには、変性したり、樹脂中の架橋点を多くしたり、樹脂中に固くなる構造の官能基としてフェニル基やフェニル基誘導体を主骨格に導入する必要がある。
この様な樹脂とすると一般の市販品ではシリコーンレジンと呼ばれる材料を使用することになり、硬化時間が例えば１５０℃で数時間と長くなる。この結果製造効率が落ちる問題があることはもとより、蛍光体等の添加剤が硬化中に沈んで分離するなどの問題も発生する。また、硬化時の硬化収縮も架橋される反応部位が増加した分大きくなる為、硬化後の形状を維持させようとした場合不利となる。
また、レジンタイプのシリコーン樹脂はゴム系と異なり高価であり、できあがった製品も高価になるといった問題がある。
【０００６】
（目的）
そこで本発明は、前述の問題を解決するダイシングが可能な柔軟なシリコーン樹脂組成物を提供し、またこれを用いた発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、硬化したシリコーン樹脂粉末を含有することを特徴とする。
【０００８】
また、硬化したシリコーン樹脂の硬度が、含有されるシリコーン樹脂の硬化後の硬度よりも高いことを特徴とする。
【０００９】
また、硬化したシリコーン樹脂の硬度がショアＤ硬度で５０以上であることを特徴とする。
【００１０】
また、硬化したシリコーン樹脂の粉末はシリコーン樹脂の硬化体を粉砕して得られたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、シリコーン樹脂組成物のシリコーンがジメチル系シリコーンであることを特徴とする。
【００１２】
また、硬化したシリコーン樹脂は、4官能、３官能のシリコーンモノマーを含有するシリコーン樹脂を硬化させてなることを特徴とする。
【００１３】
前記の本発明のシリコーン樹脂組成物を封止材として用いたことを特徴とする発光ダイオードである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るシリコーン樹脂組成物は、柔軟なシリコーン樹脂を用いているので硬化後の収縮が小さく柔軟性を有しているため、応力が蓄積されず発光ダイオードの信頼性を高める効果がある。また、柔軟なシリコーン樹脂を使用しているため、安価であり製品が高価にならない効果がある。
樹脂にフェニル基などの硬化後の固さを高めるための操作をせず、主にジメチル系のシリコーン樹脂を使用するので耐熱性はもとより、変色せずに長期に亘って安定である。また、見かけ上の硬度が高いためにダイシングが可能であり発光ダイオードを複数個まとめて製造する集合体での生産に適する効果がある。
【００１５】
本発明のシリコーン樹脂組成物を用いた発光ダイオードは、長期に亘って変色せずに安定した発光ができ、更に、製造時に蓄積される応力が解消される為、ヒートショックなどの耐久性にも優れるといった効果がある。また、硬化時間が短いゆえに製造効率が高くなる効果がある。
本発明のシリコーン樹脂組成物は柔軟な低価格のシリコーンを使用しているため、安価で製造できる効果があり、更にこれを用いた発光ダイオードも安価で製造できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】シリコーン樹脂組成物の条件と切断面の評価を表した表である。（比較例１〜４、実施例１〜６）
【図２】シリコーン樹脂組成物の条件と切断面の評価を表した表である。（実施例７〜１６）
【図３】シリコーン樹脂組成物の条件と切断面の評価を表した表である。（実施例１７〜２６）
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について具体的に説明する。
（シリコーン樹脂組成物）
シリコーン樹脂は旧来より公知の樹脂である。実際に販売されている樹脂としては、硬化後に固くなる製品はレジンタイプと呼ばれ硬化後の硬度はショアＡ３０度以上にすることができる。
この様なシリコーンレジンとしては例えば信越化学製  変性タイプとしてSCR１０１１、SCR１０１２、SCR１０１６、フェニルタイプとしてKER２５００、KER２６００がインターネットホームページで公開されている。
この他、東レダウコーニング社や、MOMENTIVE社からも同様の商品が販売されている。
【００１８】
本発明のシリコーン樹脂組成物は、少なくとも柔軟なシリコーン樹脂に、硬化した硬度の高いシリコーン樹脂を添加してなる。柔軟なシリコーンレジンでは、主骨格にジメチルタイプのシリコーン樹脂を使用することが好ましい。メチル基は２重結合を有していないので光による劣化が少ない特徴を有している。この様な特性を有する官能基はエチル基やプロピル基などの飽和アルキル基があるが、一般に入手しやすいのはメチル基を導入したものであるし、安価である。逆に、フェニル基を導入したものはフェニル基に共役な２重結合を有している為耐光性がメチル基に比べて低下する。
【００１９】
本発明では、ジメチルタイプの柔軟なシリコーン樹脂で付加型反応をするタイプのシリコーン樹脂を用いて検証した。
この様なシリコーン樹脂では、白金触媒の量と架橋剤（Si-H）の量を可変することで１００℃から１７０℃程度の加温で数十秒で硬化させることができるように組成をくむことができる。一般には射出成形用樹脂としても販売されることもある。
この様な樹脂の硬化後の硬度はショアＡで３０度から７０度程度のものが主流で、このままの樹脂を用いて発光ダイオードをダイシングすることはできない。
【００２０】
本発明のシリコーン樹脂化合物には硬化後のシリコーン樹脂を含有していることを特徴としている。シリコーン樹脂の屈折率はジメチルタイプのもので１．４０から１．４１程度である。同じ屈折率のものを分散させれば樹脂内部で反射が発生しにくく、添加しても白濁を生じない。市販品ではシリカを分散したタイプも販売されているが、シリカを分散すると白濁してしまい好ましくない。
このように本発明のシリコーン樹脂組成物は透明性が高いので特に発光ダイオードなどの光学素子用の封止樹脂に好適である。
【００２１】
分散するシリコーン樹脂は硬度が高いものが好ましい。ダイシングを考慮すればＤ５０以上の硬度のものを添加することが好ましい。この様な硬度のシリコーン樹脂の硬化体を得る方法としては、例えば架橋剤の反応活性点が１分子中に３つないし４つのものを使用することで得ることができる。Siは４つの反応点があるので、残る点はSi-Oで隣の単位と結合していてもよいし、Si-CH3のようにメチル基で置換されたものでもよい。
この樹脂の中にも耐光性を考慮すれば２重結合を有しないように作成することが好ましい。
【００２２】
硬化したシリコーン樹脂は微粒化して樹脂中に添加することが好ましい。微粒化する方法は公知の方法で粉砕するなどして得ることができる。例えば、ジェットミルや、ハンマーミル、ロータリーカッターミル、自由粉砕機などの各種粉砕機を使用することができる。
粉砕後の粒子径としては、細かすぎると本発明のシリコーン樹脂組成物としたときに粘度が上昇してしまう傾向があるので、粉砕後の粒子径は中心粒径で６ミクロンから１００ミクロン以下にすることが好ましい。
小さく粉砕すると混合後に組成物が粘土状になり、逆に大きすぎると製品が小さいので不適となる。粒子径はこの点を勘案して決定することがこのましい。
【００２３】
（発光ダイオード）
発光ダイオードは、基板上に発光素子を設置して、電気的な回路を形成させた後に、樹脂等で封止することでできている。この製品を効率よく生産するには複数の発光素子を１つの基板上にならべて作成して、この集合基板をまとめて封止することが好ましい。
しかし、本発明の柔軟なシリコーン樹脂を使用した場合にはこれをカッターでダイシングすることはむずかしい。ちょうど柔らかいものを引きちぎるような切断となってしまうからである。この様な切断を行った側面は形が一定しておらず、肌荒れのような側面となり、良好な電子部品を得ることができなくなる。
【００２４】
本発明の樹脂にはあらかじめ硬度の高いシリコーン樹脂硬化体を粉砕したものが含有されているので、この部分はダイシングにより良好に切断できる。また、これまで柔軟だった部分を固いシリコーン樹脂で覆う形になっているので切断中に容易に形状が変化することがない。このため柔軟なシリコーン樹脂の部分があってもこの部分も引きちぎられることなく切断することが可能となる。
また、固いフィラーなどを添加する方法も考えられるが、光学素子の場合光の透過率を高めることは光学性能と密接な関係があるため、白濁あるいは着色しないようにすることが望まれる。これを解決する為に好適なのが同じシリコーン樹脂の硬度の高い樹脂粉末をシリコ−ン樹脂組成物中に含有させておくことで実現できる。
【００２５】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２６】
（シリコーン樹脂組成物）
硬化後の硬度がショアＡで９０度以下の柔らかいシリコーン樹脂を用意した。
シリコーン樹脂としては例えば信越化学工業、MOMENTIVE、東レダウコーニング社、旭化成ワッカーシリコーン各社のインターネットホームページに記載されている各種製品を用いることができる。
（http://www.silicone.jp/j/products/notice/led/led_sealing.shtml）
【００２７】
ミラブル（ゴム）系および液状のジメチルタイプの付加型樹脂を用意した。硬化後の硬度はショアＡで５０度と７０度のものを選定した。ミラブル系樹脂で硬度が５０度のものをＭ−５０、硬度が７０度ものをＭ−７０、液状のもので硬度が５０度のものをＬ−５０、硬度が７０度ものをＬ−７０とする。
【００２８】
次に、硬化後の硬度がショアＤで５０度以上となるように３官能と４官能の架橋剤を用いて作成した基本骨格がジメチルタイプのシリコーン樹脂を用意して、ピンミルを用いて１０、２０、５０、１００ミクロンの粒子径を有する硬化後のシリコーン樹脂の粉末を得た。
つづいて、蛍光材が必要な発光ダイオードもあるために、蛍光体を種々適量を添加したものも作成した。
【００２９】
（発光ダイオード）
基板上に発光素子を取り付け配線して１枚の基板上に複数の発光素子を装着した集合基板を作成した。この集合基板上に、金型を用いて本発明のシリコーン樹脂組成物を用いて発光ダイオードの集合体を作成した。成型時の金型温度は１５０度で硬化時間は４０秒で行った。
次に、得られた集合基板をダイシング装置（ＩＣなどをカットするカッターを用いて分離する装置）を用いて個々の発光ダイオードを得た。
【００３０】
（評価）
樹脂の硬度を測定するには、アスカー製ショア硬度計、JSR製キュレスト装置を用いて測定することができる。
ダイシングの切断面を観察するには、顕微鏡を用いて切断面を観察した。切断面が精度良くカットできている場合には◎とし、若干引きちぎられた跡が観察されたが実使用上問題ない場合には○、カット面が引きちぎられていて安定しておらず使用できない場合には×で評価した。結果を図１から図３にまとめる。
【００３１】
以上の結果から、本発明によれば、柔軟なシリコーン樹脂に、硬化した硬度の高いシリコーン樹脂を含有させるシリコーン樹脂組成物を用いれば、ダイシングできる樹脂を提供することができる。また本発明のシリコーン樹脂組成物を用いて発光ダイオードを作成すれば良好な発光ダイオードを得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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