光半導体装置用ダイボンド材及びそれを用いた光半導体装置
【課題】放熱性を高くすることができる光半導体装置用ダイボンド材を提供する。
【解決手段】本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、珪素原子に結合した水素原子を有さずかつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、ヒドロシリル化反応用触媒と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含む。
【解決手段】本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、珪素原子に結合した水素原子を有さずかつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、ヒドロシリル化反応用触媒と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの光半導体素子をダイボンディングするために用いられる光半導体装置用ダイボンド材、並びに該光半導体装置用ダイボンド材を用いた光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの光半導体素子が、表示装置の光源等に広く用いられている。光半導体素子を用いた光半導体装置の消費電力は低く、かつ寿命は長い。また、光半導体装置は、過酷な環境下でも使用され得る。従って、光半導体装置は、携帯電話用バックライト、液晶テレビ用バックライト、自動車用ランプ、照明器具及び看板などの幅広い用途で使用されている。
【０００３】
光半導体装置では、一般にＬＥＤ素子が基板の上面に、ダイボンド材を用いて接合されている。
【０００４】
下記の特許文献１には、上記ダイボンド材として用いることが可能な接着剤組成物が開示されている。具体的には、特許文献１には、２個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を有するシリコーン樹脂と、３個以上のＳｉＨ基を有するシリコーン樹脂と、白金系触媒と、接着性付与剤と、酸化チタンとを含む接着剤組成物が開示されている。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、ケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上有するシリコーン樹脂と、環状シロキサンオリゴマーと、熱伝導性充填剤と、白金系触媒と、脂肪族不飽和基を有する揮発性反応調整剤と、珪素原子に結合した水素原子を有するシリコーン樹脂とを含む熱伝導性組成物が開示されている。上記熱伝導性充填剤としては、酸化アルミニウム粉末、酸化ケイ素粉末、窒化ケイ素粉末、窒化ホウ素粉末及び窒化アルミニウム粉末等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２０８４４号公報
【特許文献２】特開２００８−２８０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、光半導体装置では、高輝度化が進行しており、発生する熱量が大きくなってきている。このため、該光半導体装置に用いられるダイボンド材では、高い放熱性が求められている。
【０００８】
特許文献１，２に記載のような従来のダイボンド材では、熱伝導率が比較的高いフィラーを用いているため、ダイボンド材の硬化物の放熱性は比較的高い。
【０００９】
しかしながら、光半導体装置におけるＬＥＤ素子から発生する熱をより一層効果的に放散させることが求められている。ダイボンド材の硬化物の放熱性が高いほど、光半導体装置の耐熱信頼性が高くなる。
【００１０】
一方で、ダイボンド材には、良好な接着力も求められている。しかしながら、一般に、ダイボンド材の放熱性を高めるために、熱伝導性が高いフィラーの配合量を多くすると、ダイボンド材の接着力が低くなる傾向がある。ダイボンド材の接着力を良好にするために、熱伝導性が高いフィラーの配合量を少なくすると、放熱性が低くなる。
【００１１】
本発明の目的は、放熱性がかなり高い光半導体装置用ダイボンド材、並びに該光半導体装置用ダイボンド材を用いた光半導体装置を提供することである。
【００１２】
本発明の限定的な目的は、放熱性をかなり高くすることができるだけでなく、接着力の低下を抑制することができる光半導体装置用ダイボンド材、並びに該光半導体装置用ダイボンド材を用いた光半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の広い局面によれば、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、ヒドロシリル化反応用触媒と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含む、光半導体装置用ダイボンド材が提供される。
【００１４】
上記フィラーは、白色のフィラーであることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材のある特定の局面では、上記フィラーは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含む。
【００１６】
本発明に係る光半導体装置は、本発明に従って構成された光半導体装置用ダイボンド材と、接続対象部材と、上記光半導体装置用ダイボンド材を用いて上記接続対象部材に接続された光半導体素子とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、珪素原子に結合した水素原子を有さずかつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、ヒドロシリル化反応用触媒と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含むので、放熱性をかなり高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２０】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂（Ａ）と、珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂（Ｂ）と、ヒドロシリル化反応用触媒（Ｃ）と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラー（Ｄ）と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質（Ｅ）とを含む。
【００２１】
上記（Ａ）〜（Ｅ）成分を含む組成の採用により、特に、特定の上記フィラー（Ｄ）と特定の上記金属物質（Ｅ）との併用によって、ダイボンド材の放熱性をかなり高くすることができる。このため、光半導体装置の熱劣化を抑制できる。ダイボンド材を加熱により硬化させる際に、金属物質（Ｅ）が溶融し、固化することによって、光半導体素子、基板又は半導体チップ等の被接合部材とダイボンド材の硬化物との間で、金属接合が形成される。また、金属物質（Ｅ）が、溶融し、固化することによって、ダイボンド材中のフィラー（Ｄ）が橋掛け又は効率的に近接された構造となりやすい。これによって、ダイボンド材の放熱性がかなり高くなる。さらに、ダイボンド材の放熱性が高いことにより、光半導体装置において発生した熱量が、ダイボンド材を介して効果的に放散される。
【００２２】
さらに、上記金属物質（Ｅ）の使用によって、高い放熱性を維持したままで、上記フィラー（Ｄ）の配合量を少なくすることも可能である。上記フィラー（Ｄ）の配合量を少なくすることで、ダイボンド材の接着力の低下を抑制できる。本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、該ダイボンド材１００重量％中の上記フィラー（Ｄ）の含有量が８５重量％以下であっても、放熱性を充分に高くすることができ、良好な放熱性と良好な接着力とを高いレベルで両立できる。
【００２３】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、上記フィラー（Ｄ）は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含むことが好ましい。この球状のフィラーはスペーサとしての役割を果たす。このため、ダイボンド材により接合された半導体チップなどの被接合部材の傾きを抑制することができる。
【００２４】
（第１のシリコーン樹脂（Ａ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材に含まれている第１のシリコーン樹脂は、珪素原子に結合した水素原子を有する。該水素原子は、珪素原子に直接結合している。ダイボンド材のガスバリア性をより一層高める観点からは、第１のシリコーン樹脂は、珪素原子に結合した水素原子と、アリール基とを有することが好ましい。該アリール基としては、無置換のフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。
【００２５】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第１のシリコーン樹脂は、珪素原子に結合した水素原子と、アルケニル基とを有することが好ましい。
【００２６】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第１のシリコーン樹脂は、下記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂であることが好ましい。ただし、第１のシリコーン樹脂として、下記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂以外の第１のシリコーン樹脂を用いてもよい。上記第１のシリコーン樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２７】
【化１】
【００２８】
上記式（１）中、ａ、ｂ及びｃは、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．０５〜０．５０、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０〜０．４０及びｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．３０〜０．８０を満たし、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個が水素原子を表し、水素原子以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表す。なお、上記式（１）中、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位及び（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位はそれぞれ、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
【００２９】
ガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個がアリール基を表し、少なくとも１個が水素原子を表し、アリール基及び水素原子以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００３０】
ガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個が水素原子を表し、少なくとも１個がアルケニル基を表し、水素原子及びアルケニル基以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００３１】
ガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個がアリール基を表し、少なくとも１個が水素原子を表し、少なくとも１個がアルケニル基を表し、アリール基、水素原子及びアルケニル基以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００３２】
上記式（１）は平均組成式を示す。上記式（１）における炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記式（１）中のＲ１〜Ｒ６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３３】
上記式（１）中、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位における酸素原子部分、及び（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位における酸素原子部分はそれぞれ、シロキサン結合を形成している酸素原子部分、アルコキシ基の酸素原子部分、又はヒドロキシ基の酸素原子部分を示す。
【００３４】
なお、一般に、上記式（１）の各構造単位において、アルコキシ基の含有量は少なく、更にヒドロキシ基の含有量も少ない。これは、一般に、第１のシリコーン樹脂を得るために、アルコキシシラン化合物などの有機珪素化合物を加水分解し、重縮合させると、アルコキシ基及びヒドロキシ基の多くは、シロキサン結合の部分骨格に変換されるためである。すなわち、アルコキシ基の酸素原子及びヒドロキシ基の酸素原子の多くは、シロキサン結合を形成している酸素原子に変換される。上記式（１）の各構造単位がアルコキシ基又はヒドロキシ基を有する場合には、シロキサン結合の部分骨格に変換されなかった未反応のアルコキシ基又はヒドロキシ基がわずかに残存していることを示す。後述の式（５１）の各構造単位がアルコキシ基又はヒドロキシ基を有する場合に関しても、同様のことがいえる。
【００３５】
上記式（１）における炭素数１〜８の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、イソへキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基及びフェニル基等が挙げられる。
【００３６】
上記式（１）中、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。ガスバリア性をより一層高める観点からは、第１のシリコーン樹脂におけるアルケニル基及び上記式（１）中のアルケニル基は、ビニル基又はアリル基であることが好ましく、ビニル基であることがより好ましい。
【００３７】
上記第１のシリコーン樹脂における下記式（Ｘ１）より求められるアリール基の含有比率は１０モル％以上、５０モル％以下であることが好ましい。このアリール基の含有比率が１０モル％以上であると、ガスバリア性がより一層高くなる。アリール基の含有比率が５０モル％以下であると、ダイボンド材の剥離が生じ難くなる。ガスバリア性を更に一層高める観点からは、アリール基の含有比率は２０モル％以上であることがより好ましい。ダイボンド材の剥離をより一層生じ難くする観点からは、アリール基の含有比率は、４０モル％以下であることがより好ましい。
【００３８】
アリール基の含有比率（モル％）＝（上記第１のシリコーン樹脂の１分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量／上記第１のシリコーン樹脂の数平均分子量）×１００ ・・・式（Ｘ１）
【００３９】
上記第１のシリコーン樹脂として、上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂を用いる場合には、上記式（Ｘ１）中、「第１のシリコーン樹脂」は、「平均組成式が上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂」を示す。
【００４０】
上記第1のシリコーン樹脂におけるアリール基がフェニル基である場合には、上記式（Ｘ１）におけるアリール基はフェニル基を示し、アリール基の含有比率はフェニル基の含有比率を示す。
【００４１】
上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂において、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位（以下、二官能構造単位ともいう）は、下記式（１−２）で表される構造、すなわち、二官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００４２】
（Ｒ４Ｒ５ＳｉＸＯ１／２） ・・・式（１−２）
【００４３】
（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（１−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（１−２−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ４及びＲ５で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位に含まれる。具体的には、アルコキシ基がシロキサン結合の部分骨格に変換された場合には、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（１−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を示す。未反応のアルコキシ基が残存している場合、又はアルコキシ基がヒドロキシ基に変換された場合には、残存アルコキシ基又はヒドロキシ基を有する（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（１−２−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を示す。また、下記式（１−ｂ）で表される構造単位において、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合中の酸素原子は、隣接する珪素原子とシロキサン結合を形成しており、隣接する構造単位と酸素原子を共有している。従って、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合中の１つの酸素原子を「Ｏ１／２」とする。
【００４４】
【化２】
【００４５】
上記式（１−２）及び（１−２−ｂ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（１−ｂ）、（１−２）及び（１−２−ｂ）中のＲ４及びＲ５は、上記式（１）中のＲ４及びＲ５と同様の基である。
【００４６】
上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂において、（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位（以下、三官能構造単位ともいう）は、下記式（１−３）又は（１−４）で表される構造、すなわち、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の２つがそれぞれヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００４７】
（Ｒ６ＳｉＸ２Ｏ１／２） ・・・式（１−３）
（Ｒ６ＳｉＸＯ２／２） ・・・式（１−４）
【００４８】
（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位は、下記式（１−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（１−３−ｃ）又は（１−４−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ６で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位に含まれる。
【００４９】
【化３】
【００５０】
上記式（１−３）、（１−３−ｃ）、（１−４）及び（１−４−ｃ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（１−ｃ）、（１−３）、（１−３−ｃ）、（１−４）及び（１−４−ｃ）中のＲ６は、上記式（１）中のＲ６と同様の基である。
【００５１】
上記式（１−ｂ）及び（１−ｃ）、式（１−２）〜（１−４）、並びに式（１−２−ｂ）、（１−３−ｃ）及び（１−４−ｃ）において、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基及びｔ−ブトキシ基が挙げられる。
【００５２】
上記式（１）中、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の下限は０．０５、上限は０．５０である。ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記下限以上及び上限以下であると、ダイボンド材の耐熱性をより一層高めることができ、かつダイボンド材の剥離をより一層抑制できる。上記式（１）中、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の好ましい下限は０．１０、より好ましい下限は０．１５であり、好ましい上限は０．４５、より好ましい上限は０．４０である。
【００５３】
上記式（１）中、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の下限は０、上限は０．４０である。ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記上限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。なお、ｂが０であり、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が０である場合、上記式（１）中、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）の構造単位は存在しない。
【００５４】
上記式（１）中、ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の下限は０．３０、上限は０．８０である。ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記下限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記上限を満たすと、ダイボンド材の耐熱性が高くなり、かつ高温環境下でダイボンド材の硬化物の厚みが減少し難くなる。上記式（１）中、ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の好ましい下限は０．３５、より好ましい下限は０．４０、好ましい上限は０．７５である。
【００５５】
上記第１のシリコーン樹脂について、テトラメチルシラン（以下、ＴＭＳ）を基準に２９Ｓｉ−核磁気共鳴分析（以下、ＮＭＲ）を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式（１）中の（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）で表される構造単位に相当するピークは＋１０〜−５ｐｐｍ付近に現れ、上記式（１）中の（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）及び（１−２）の二官能構造単位に相当する各ピークは−１０〜−５０ｐｐｍ付近に現れ、上記式（１）中の（Ｒ６ＳｉＯ３／２）、並びに（１−３）及び（１−４）の三官能構造単位に相当する各ピークは−５０〜−８０ｐｐｍ付近に現れる。
【００５６】
従って、２９Ｓｉ−ＮＭＲを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式（１）中の各構造単位の比率を測定できる。
【００５７】
但し、上記ＴＭＳを基準にした２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定で上記式（１）中の構造単位の見分けがつかない場合は、２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定結果だけではなく、１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式（１）中の各構造単位の比率を見分けることができる。
【００５８】
（第２のシリコーン樹脂（Ｂ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材に含まれている第２のシリコーン樹脂は、アルケニル基を有する。該アルケニル基は、珪素原子に直接結合している。上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子が、珪素原子に結合していてもよく、上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子とは異なる炭素原子が、珪素原子に結合していてもよい。
【００５９】
ダイボンド材のガスバリア性をより一層高める観点からは、第２のシリコーン樹脂は、アルケニル基と、アリール基とを有することが好ましい。該アリール基としては、無置換のフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。
【００６０】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第２のシリコーン樹脂は、下記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂であることが好ましい。ただし、第２のシリコーン樹脂として、下記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂以外の第２のシリコーン樹脂を用いてもよい。上記第２のシリコーン樹脂は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６１】
【化４】
【００６２】
上記式（５１）中、ｐ、ｑ及びｒは、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０．０５〜０．５０、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０〜０．４０及びｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０．３０〜０．８０を満たし、Ｒ５１〜Ｒ５６は、少なくとも１個がアルケニル基を表し、アルケニル基以外のＲ５１〜Ｒ５６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表す。なお、上記式（５１）中、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位及び（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位はそれぞれ、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
【００６３】
上記式（５１）は平均組成式を示す。上記式（５１）における炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記式（５１）中のＲ５１〜Ｒ５６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００６４】
上記式（５１）中、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。ガスバリア性をより一層高める観点からは、第２のシリコーン樹脂におけるアルケニル基及び上記式（５１）中のアルケニル基は、ビニル基又はアリル基であることが好ましく、ビニル基であることがより好ましい。
【００６５】
上記式（５１）における炭素数１〜８の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、イソへキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基及びフェニル基が挙げられる。
【００６６】
ダイボンド材のガスバリア性をより一層高め、かつ剥離をより一層生じ難くする観点からは、上記第２のシリコーン樹脂が、上記式（５１）で表され、かつ珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基及びアリール基を有する第２のシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００６７】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（５１）中、Ｒ５１〜Ｒ５６は、少なくとも１個がアリール基を表し、少なくとも１個がアルケニル基を表し、アリール基及びアルケニル基以外のＲ５１〜Ｒ５６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００６８】
上記第２のシリコーン樹脂における下記式（Ｘ５１）より求められるアリール基の含有比率は１０モル％以上、５０モル％以下であることが好ましい。このアリール基の含有比率が１０モル％以上であると、ガスバリア性がより一層高くなる。アリール基の含有比率が５０モル％以下であると、ダイボンド材の剥離が生じ難くなる。ガスバリア性を更に一層高める観点からは、アリール基の含有比率は２０モル％以上であることがより好ましい。剥離をより一層生じ難くする観点からは、アリール基の含有比率は、４０モル％以下であることがより好ましい。
【００６９】
アリール基の含有比率（モル％）＝（第２のシリコーン樹脂の１分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量／第２のシリコーン樹脂の数平均分子量）×１００ ・・・式（Ｘ５１）
【００７０】
上記第２のシリコーン樹脂として、上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂を用いる場合には、上記式（Ｘ５１）中、「第２のシリコーン樹脂」は、「平均組成式が上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂」を示す。
【００７１】
上記第２のシリコーン樹脂におけるアリール基がフェニル基である場合には、上記式（Ｘ５１）におけるアリール基はフェニル基を示し、アリール基の含有比率はフェニル基の含有比率を示す。
【００７２】
上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂において、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位（以下、二官能構造単位ともいう）は、下記式（５１−２）で表される構造、すなわち、二官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００７３】
（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＸＯ１／２） ・・・式（５１−２）
【００７４】
（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（５１−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（５１−２−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ５４及びＲ５５で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位に含まれる。
【００７５】
【化５】
【００７６】
上記式（５１−２）及び（５１−２−ｂ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（５１−ｂ）、（５１−２）及び（５１−２−ｂ）中のＲ５４及びＲ５５は、上記式（５１）中のＲ５４及びＲ５５と同様の基である。
【００７７】
上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂において、（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位（以下、三官能構造単位ともいう）は、下記式（５１−３）又は（５１−４）で表される構造、すなわち、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の２つがそれぞれヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００７８】
（Ｒ５６ＳｉＸ２Ｏ１／２） ・・・式（５１−３）
（Ｒ５６ＳｉＸＯ２／２） ・・・式（５１−４）
【００７９】
（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位は、下記式（５１−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（５１−３−ｃ）又は（５１−４−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ５６で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位に含まれる。
【００８０】
【化６】
【００８１】
上記式（５１−３）、（５１−３−ｃ）、（５１−４）及び（５１−４−ｃ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（５１−ｃ）、（５１−３）、（５１−３−ｃ）、（５１−４）及び（５１−４−ｃ）中のＲ５６は、上記式（５１）中のＲ５６と同様の基である。
【００８２】
上記式（５１−ｂ）〜（５１−ｃ）、式（５１−２）〜（５１−４）、並びに式（５１−２−ｂ）、（５１−３−ｃ）及び（５１−４−ｃ）において、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基及びｔ−ブトキシ基が挙げられる。
【００８３】
上記式（５１）中、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の下限は０．０５、上限は０．５０である。ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が上記下限及び上限を満たすと、ダイボンド材の耐熱性をより一層高めることができ、かつダイボンド材の剥離をより一層抑制できる。上記式（５１）中、中、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の好ましい下限は０．１０、より好ましい下限は０．１５であり、好ましい上限は０．４５、より好ましい上限は０．４０である。
【００８４】
上記式（５１）中、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の下限は０、上限は０．４０である。ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）上記上限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。上記式（５１）中、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の好ましい上限は０．３５、より好ましい上限は０．３０である。なお、ｑが０であり、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が０である場合、上記式（５１）中、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）の構造単位は存在しない。
【００８５】
上記式（５１）中、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の下限は０．３０、上限は０．８０である。ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が上記下限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が上記上限を満たすと、ダイボンド材の耐熱性が高くなり、かつ高温環境下でダイボンド材の硬化物の厚みが減少し難くなる。
【００８６】
上記第２のシリコーン樹脂について、テトラメチルシラン（以下、ＴＭＳ）を基準に２９Ｓｉ−核磁気共鳴分析（以下、ＮＭＲ）を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式（５１）中の（Ｒ５１Ｒ５２Ｒ５３ＳｉＯ１／２）で表される構造単位に相当するピークは＋１０〜−５ｐｐｍ付近に現れ、上記式（５１）中の（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）及び（５１−２）の二官能構造単位に相当する各ピークは−１０〜−５０ｐｐｍ付近に現れ、上記式（５１）中の（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）、並びに（５１−３）及び（５１−４）の三官能構造単位に相当する各ピークは−５０〜−８０ｐｐｍ付近に現れる。
【００８７】
従って、２９Ｓｉ−ＮＭＲを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式（５１）中の各構造単位の比率を測定できる。
【００８８】
但し、上記ＴＭＳを基準にした２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定で上記式（５１）中の構造単位の見分けがつかない場合は、２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定結果だけではなく、１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式（５１）中の各構造単位の比率を見分けることができる。
【００８９】
上記第１のシリコーン樹脂１００重量部に対して、上記第２のシリコーン樹脂の含有量は１０重量部以上、４００重量部以下であることが好ましい。第１，第２のシリコーン樹脂の含有量がこの範囲内であると、高温での貯蔵弾性率がより一層高く、かつガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得ることができる。高温での貯蔵弾性率がさらに一層高く、かつガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第１のシリコーン樹脂１００重量部に対して、上記第２のシリコーン樹脂の含有量のより好ましい下限は３０重量部、更に好ましい下限は５０重量部、より好ましい上限は３００重量部、更に好ましい上限は２００重量部である。
【００９０】
上記光半導体装置用ダイボンド材１００重量％中、第１，第２のシリコーン樹脂の合計の含有量は、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは２５重量％以上、更に好ましくは重量３０％以上、特に好ましくは４０重量％以上、好ましく８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。第１，第２のシリコーン樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、ダイボンド材の粘度を適度な範囲に容易に調整でき、かつダイボンド材の硬化性を高めることができる。
【００９１】
（第１，第２のシリコーン樹脂（Ａ），（Ｂ）の他の性質及びその合成方法）
上記第１，第２のシリコーン樹脂のアルコキシ基の含有量の好ましい下限は０．５モル％、より好ましい下限は１モル％、好ましい上限は１０モル％、より好ましい上限は５モル％である。アルコキシ基の含有量が上記好ましい範囲内であると、ダイボンド材の密着性を高めることができる。
【００９２】
アルコキシ基の含有量が上記好ましい下限を満たすと、ダイボンド材の密着性を高めることができる。アルコキシ基の含有量が上記好ましい上限を満たすと、第１，第２のシリコーン樹脂及びダイボンド材の貯蔵安定性が高くなり、ダイボンド材の耐熱性がより一層高くなる。
【００９３】
上記アルコキシ基の含有量は、第１，第２のシリコーン樹脂の平均組成式中に含まれる上記アルコキシ基の量を意味する。
【００９４】
上記第１，第２のシリコーン樹脂はシラノール基を含有しないほうが好ましい。第１，第２のシリコーン樹脂がシラノール基を含有しないと、第１，第２のシリコーン樹脂及びダイボンド材の貯蔵安定性が高くなる。上記シラノール基は、真空下での加熱により減少させることができる。シラノール基の含有量は、赤外分光法を用いて測定できる。
【００９５】
上記第１，第２のシリコーン樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）の好ましい下限は５００、より好ましい下限は８００、更に好ましい下限は１０００、好ましい上限は５００００、より好ましい上限は１５０００である。数平均分子量が上記好ましい下限を満たすと、熱硬化時に揮発成分が少なくなり、高温環境下でダイボンド材の硬化物の厚みが減少しにくくなる。数平均分子量が上記好ましい上限を満たすと、粘度調節が容易である。
【００９６】
上記数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレンを標準物質して求めた値である。上記数平均分子量（Ｍｎ）は、Ｗａｔｅｒｓ社製の測定装置（カラム：昭和電工社製 Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＬＦ−８０４（長さ３００ｍｍ）を２本、測定温度：４０℃、流速：１ｍＬ／分、溶媒：テトラヒドロフラン、標準物質：ポリスチレン）を用いて測定された値を意味する。
【００９７】
上記第１，第２のシリコーン樹脂を合成する方法としては特に限定されず、アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法、クロロシラン化合物を加水分解し縮合させる方法が挙げられる。なかでも、反応の制御の観点からアルコキシシラン化合物を加水分解する方法が好ましい。
【００９８】
アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法としては、例えば、アルコキシシラン化合物、水と酸性触媒又は塩基性触媒との存在下で反応させる方法が挙げられる。また、ジシロキサン化合物を加水分解して用いてもよい。
【００９９】
上記第１，第２のシリコーン樹脂にフェニル基を導入するための有機珪素化合物としては、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチル（フェニル）ジメトキシシラン、及びフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１００】
上記第１，第２のシリコーン樹脂に（Ｒ５７Ｒ５８Ｒ５９Ｒ６０Ｓｉ２Ｒ６１Ｏ２／２）、（Ｒ７Ｒ８Ｒ９Ｒ１０Ｓｉ２Ｒ１１Ｏ２／２）を導入するための有機珪素化合物としては、例えば、１，４−ビス（ジメチルメトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ジエチルメトキシシリル）ベンゼン、１，４ービス（エトキシエチルメチルシリル）ベンゼン、１，６−ビス（ジメチルメトキシシリル）ヘキサン、１，６−ビス（ジエチルメトキシシリル）ヘキサン及び１，６−ビス（エトキシエチルメチルシリル）ヘキサン等が挙げられる。
【０１０１】
上記第１，第２のシリコーン樹脂にアルケニル基を導入するための有機珪素化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、メトキシジメチルビニルシラン、ビニルジメチルエトキシシラン及び１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【０１０２】
上記第１のシリコーン樹脂に珪素原子に結合した水素原子を導入するための有機珪素化合物としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【０１０３】
上記第１，第２のシリコーン樹脂を得るために用いることができる他の有機珪素化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、イソプロピル（メチル）ジメトキシシラン、シクロヘキシル（メチル）ジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン及びオクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１０４】
上記酸性触媒としては、例えば、無機酸、有機酸、無機酸の酸無水物及びその誘導体、並びに有機酸の酸無水物及びその誘導体が挙げられる。
【０１０５】
上記無機酸としては、例えば、塩酸、リン酸、ホウ酸及び炭酸が挙げられる。上記有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸及びオレイン酸が挙げられる。
【０１０６】
上記塩基性触媒としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド及びアルカリ金属のシラノール化合物が挙げられる。
【０１０７】
上記アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。上記アルカリ金属のアルコキシドとしては、例えば、ナトリウム−ｔ−ブトキシド、カリウム−ｔ−ブトキシド及びセシウム−ｔ−ブトキシドが挙げられる。
【０１０８】
上記アルカリ金属のシラノール化合物としては、例えば、ナトリウムシラノレート化合物、カリウムシラノレート化合物及びセシウムシラノレート化合物が挙げられる。なかでも、カリウム系触媒又はセシウム系触媒が好適である。
【０１０９】
（ヒドロシリル化反応用触媒（Ｃ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材に含まれているヒドロシリル化反応用触媒は、上記第１のシリコーン樹脂中の珪素原子に結合した水素原子と、上記第２のシリコーン樹脂中のアルケニル基とをヒドロシリル化反応させる触媒である。
【０１１０】
上記ヒドロシリル化反応用触媒として、ヒドロシリル化反応を進行させる各種の触媒を用いることができる。上記ヒドロシリル化反応用触媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０１１１】
上記ヒドロシリル化反応用触媒としては、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒及びパラジウム系触媒等が挙げられる。ダイボンド材の透明性を高くすることができるため、白金系触媒が好ましい。
【０１１２】
上記白金系触媒としては、白金粉末、塩化白金酸、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体及び白金−カルボニル錯体が挙げられる。特に、白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体が好ましい。
【０１１３】
上記白金−アルケニルシロキサン錯体におけるアルケニルシロキサンとしては、例えば、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、及び１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。上記白金−オレフィン錯体におけるオレフィンとしては、例えば、アリルエーテル及び１，６−ヘプタジエン等が挙げられる。
【０１１４】
上記白金−アルケニルシロキサン錯体及び白金−オレフィン錯体の安定性を向上させることができるため、上記白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体に、アルケニルシロキサン、オルガノシロキサンオリゴマー、アリルエーテル又はオレフィンを添加することが好ましい。上記アルケニルシロキサンは、好ましくは１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンである。上記オルガノシロキサンオリゴマーは、好ましくはジメチルシロキサンオリゴマーである。上記オレフィンは、好ましくは１，６−ヘプタジエンである。
【０１１５】
ダイボンド材１００重量％中、上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、０．０１〜０．５重量％の範囲内であることが好ましい。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が上記下限以上であると、ダイボンド材を十分に硬化させることが容易であり、ダイボンド材のガスバリア性をより一層高めることができる。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が上記上限以下であると、ダイボンド材がより一層変色し難くなる。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、より好ましくは０．０２重量％以上、より好ましくは０．３重量％以下である。
【０１１６】
（フィラー（Ｄ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーを含む。
【０１１７】
上記フィラーの熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。このフィラーの使用により、ダイボンド材の硬化物の熱伝導性を高めることができる。この結果、ダイボンド材の硬化物の放熱性が高くなる。上記フィラーの熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋよりも小さいと、ダイボンド材の放熱性を充分に高めることが困難になる。フィラーの熱伝導率は、好ましくは１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。フィラーの熱伝導率の上限は特に限定されない。熱伝導率３００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の無機フィラーは広く知られており、また熱伝導率２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の無機フィラーは容易に入手できる。
【０１１８】
上記フィラーは、銀、酸化チタン、アルミナ、合成マグネサイト、結晶性シリカ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムからなる群から選択された少なくとも１種であることがより好ましい。これらの好ましいフィラーの使用により、ダイボンド材の放熱性をより一層高めることができる。
【０１１９】
上記フィラーは、白色のフィラーであることが好ましい。白色のフィラーの使用により、ダイボンド材における光の反射率を高くすることもできる。このため、光半導体装置において、光半導体素子から光が発せられたときに、光がダイボンド材により効果的に反射される。この結果、光半導体装置から取り出される光が明るくなる。
【０１２０】
ダイボンド材中での分散性を高めて、均一な光の反射率を得る観点からは、上記フィラーの平均粒子径は、０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上、１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。
【０１２１】
上記「平均粒子径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径である。
【０１２２】
光半導体装置用型ダイボンド材１００重量％中の上記フィラーの含有量は、好ましくは３重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは８０重量％以下、より一層好ましくは７０重量％以下、更に好ましくは６０重量％以下、特に好ましくは５０重量％以下である。上記フィラーの含有量が上記下限以上であると、ダイボンド材の放熱性及び光の反射率がより一層高くなる。上記フィラーの含有量が上記上限以下であると、フィラーの分散性が高くなり、更にダイボンディングが容易になる。
【０１２３】
上記フィラーは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含むことが好ましい。この球状のフィラーは、スペーサとしての役割も果たし、ダイボンド材により接合された半導体チップなどの被接合部材の傾きを抑制することができる。
【０１２４】
スペーサとしての役割を十分に果たすために、上記球状フィラーの平均粒子径は、より好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上である。上記球状フィラーの熱伝導率は、好ましくは１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。上記球状フィラーの上記ＣＶ値（粒度分布の変動係数）は、より好ましくは５％以下、更に好ましくは３％以下である。
【０１２５】
上記ＣＶ値は下記式で表される。
【０１２６】
ＣＶ値（％）＝（ρ／Ｄｎ）×１００
ρ：球状のフィラーの直径の標準偏差
Ｄｎ：平均粒子径
【０１２７】
また、本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、上記金属物質の使用により、ダイボンド材の放熱性が効果的に高められるので、ダイボンド材の高い放熱性を維持したままで、フィラーの配合量を少なくすることができる。フィラーの配合量を少なくすることで、ダイボンド材の接着力の低下を抑制できる。例えば、本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、該ダイボンド材１００重量％中のフィラーの含有量を８５重量％以下とすることで、良好な熱伝導性と良好な接着力とを高いレベルで両立できる。
【０１２８】
上記フィラーの全量１００重量％中、上記球状のフィラーの含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、１００重量％以下、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。上記フィラーの全量が上記球状のフィラーであってもよい。上記球状のフィラーの含有量が上記下限以上であると、被接合部材の傾きを効果的に抑制できる。
【０１２９】
（金属物質（Ｅ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質を含む。該金属物質は、金属粉末であることが好ましい。
【０１３０】
上記フィラーだけでなく上記金属物質も用いることによって、ダイボンド材の硬化物の放熱性をかなり高くすることができる。上記金属物質は、ダイボンド材の硬化時などの加熱の際に、溶融する。上記金属物質が溶融した後に固化することにより、光半導体素子、基板又は半導体チップ等の被接合部材とダイボンド材の硬化物との間で、金属接合が形成される。また、ダイボンド材中の上記フィラーが、溶融した後固化した上記金属物質を介して、橋掛け又は効率的に近接された構造となりやすい。このことによっても、ダイボンド材の熱伝導性を効果的に高めることができ、かなり高い放熱性を達成できる。
【０１３１】
上記金属物質を構成する金属としては、錫、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム等が挙げられる。これら以外の金属を用いてもよい。但し、これらの金属が単独で融点が２２０℃を超える場合には、融点が２２０℃以下となるように他の金属と併用される。
【０１３２】
融点を８０℃以上、２２０℃以下にすることが容易であり、またダイボンド材の放熱性をより一層良好にする観点からは、上記金属物質を構成する金属として、ビスマス、インジウム、錫、亜鉛及びニッケルの内の１種又は２種以上が好適に用いられる。
【０１３３】
ダイボンド材の放熱性をより一層良好にする観点からは、上記金属物質は、ビスマス−錫、ビスマス−インジウム、インジウム−亜鉛及びインジウム−錫からなる群から選択された少なくとも１種を含むことがより好ましい。
【０１３４】
上記金属物質の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは８μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下である。上記金属物質の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、ダイボンド材の放熱性をより一層良好にすることができる。
【０１３５】
上記「平均粒子径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径である。
【０１３６】
光半導体装置用型ダイボンド材１００重量％中の上記金属物質の含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。上記金属物質の含有量が上記下限以上であると、ダイボンド材の放熱性がより一層高くなる。上記金属物質の含有量が上記上限以下であると、金属物質の分散性が高くなり、更にダイボンディングが容易になる。
【０１３７】
（カップリング剤）
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含んでいてもよい。
【０１３８】
上記カップリング剤としては特に限定されず、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０１３９】
（他の成分）
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、溶剤、着色剤、充填剤、消泡剤、表面処理剤、難燃剤、粘度調節剤、分散剤、分散助剤、表面改質剤、可塑剤、防黴剤、レベリング剤、安定剤、カップリング剤、タレ防止剤又は蛍光体等を含有してもよい。
【０１４０】
（光半導体装置用ダイボンド材の詳細及び用途）
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、ペースト状であってもよく、フィルム状であってもよい。本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、ペースト状であることが好ましい。
【０１４１】
上記第１のシリコーン樹脂と、上記第２のシリコーン樹脂と、上記ヒドロシリル化反応用触媒とは、これらを１種又は２種以上含む液を別々に調製しておき、使用直前に複数の液を混合して、本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材を調製してもよい。例えば、上記第２のシリコーン樹脂及び上記ヒドロシリル化反応用触媒を含むＡ液と、第１のシリコーン樹脂を含むＢ液とを別々に調製しておき、使用直前にＡ液とＢ液とを混合して、ダイボンド材を調製してもよい。この場合に、上記フィラー及び上記金属物質は、Ａ液に含まれていてもよく、Ｂ液に含まれていてもよい。このように上記第２のシリコーン樹脂及び上記ヒドロシリル化反応用触媒と上記第１のシリコーン樹脂とを別々に、第１の液と第２の液との２液にすることによって保存安定性を向上させることができる。
【０１４２】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材の製造方法としては特に限定されず、例えば、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリウムミキサー、ニーダー、三本ロール又はビーズミル等の混合機を用いて、常温又は加温下で、上記第１のシリコーン樹脂、上記第２のシリコーン樹脂、上記ヒドロシリル化反応用触媒、上記フィラー、上記金属物質及び必要に応じて配合される他の成分を混合する方法等が挙げられる。
【０１４３】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材を、基板等の接続対象部材上に配置し、又は光半導体素子の下面に配置し、ダイボンド材を介して接続対象部材と光半導体素子とを接続することにより、光半導体装置を得ることができる。
【０１４４】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材の硬化温度は特に限定されない。光半導体装置用ダイボンド材の硬化温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上、好ましくは２２０℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。硬化温度が上記好ましい下限以上であると、ダイボンド材の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記好ましい上限以下であると、ダイボンド材及びダイボンド材により接合される部材の熱劣化が起こり難い。
【０１４５】
硬化方式は特に限定されないが、ステップキュア方式を用いることが好ましい。ステップキュア方式は、一旦低温で仮硬化させておき、その後に高温で硬化させる方法である。ステップキュア方式の使用により、ダイボンド材の硬化収縮を抑えることができる。
【０１４６】
（光半導体装置）
本発明に係る光半導体装置は、光半導体装置用ダイボンド材と、接続対象部材と、上記光半導体装置用ダイボンド材を用いて上記接続対象部材に接続された光半導体素子とを備える。
【０１４７】
本発明に係る光半導体装置としては、具体的には、例えば、発光ダイオード装置、半導体レーザー装置及びフォトカプラ等が挙げられる。このような光半導体装置は、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライト、照明、各種センサー、プリンター及びコピー機等の光源、車両用計測器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト並びにスイッチング素子等に好適に用いることができる。
【０１４８】
上記光半導体素子である発光素子としては、半導体を用いた発光素子であれば特に限定されず、例えば、上記発光素子が発光ダイオードである場合、例えば、基板上にＬＥＤ形式用半導体材料を積層した構造が挙げられる。この場合、半導体材料としては、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、及びＳｉＣ等が挙げられる。
【０１４９】
上記基板の材料としては、例えば、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、及びＧａＮ単結晶等が挙げられる。また、必要に応じ基板と半導体材料との間にバッファー層が形成されていてもよい。上記バッファー層の材料としては、例えば、ＧａＮ及びＡｌＮ等が挙げられる。
【０１５０】
図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
【０１５１】
本実施形態の光半導体装置１は、接続対象部材であるハウジング２と、光半導体素子３とを有する。ハウジング２内にＬＥＤ素子である光半導体素子３が実装されている。この光半導体素子３の周囲を、ハウジング２の光反射性を有する内面２ａが取り囲んでいる。本実施形態では、光半導体により形成された発光素子として、光半導体素子３が用いられている。
【０１５２】
ハウジング２の内面２ａは、内面２ａの径が開口端に向かうにつれて大きくなるように形成されている。従って、光半導体素子３から発せられた光のうち、内面２ａに到達した光Ｂ１が内面２ａにより反射され、光半導体素子３の前方側に進行する。
【０１５３】
光半導体素子３は、ハウジング２に設けられたリード電極４に、ダイボンド材５を用いて接続されている。ダイボンド材５は、光半導体装置用ダイボンド材である。光半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とリード電極４とが、ボンディングワイヤー６により電気的に接続されている。光半導体素子３及びボンディングワイヤー６を封止するように、内面２ａで囲まれた領域内には、封止剤７が充填されている。
【０１５４】
ダイボンド材５は、光半導体素子３の底部からはみ出してその周囲を囲むように配置されてもよく、光半導体素子３の底部からはみ出さないように配置されてもよい。ダイボンド材５の厚みは、２〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１５５】
光半導体装置１では、光半導体素子３を駆動すると、破線Ａで示すように光が発せられる。この場合、光半導体素子３からリード電極４の上面とは反対側すなわち上方に照射される光だけでなく、ダイボンド材５に到達した光が矢印Ｂ２で示すように反射される光もある。
【０１５６】
なお、図１に示す構造は、本発明に係る光半導体装置の一例にすぎず、光半導体素子３の実装構造等には適宜変形され得る。
【０１５７】
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
【０１５８】
（第１，第２のシリコーン樹脂）
第１，第２のシリコーン樹脂を以下のようにして合成した。
【０１５９】
（合成例１）第１のシリコーン樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた１０００ｍＬのセパラブルフラスコに、ジメチルメトキシシラン１２０ｇ、メチルトリメトキシシラン５４ｇ、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン４０ｇを入れ、５０℃で攪拌した。その中に、塩酸１．２ｇと水８３ｇとの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に５０℃で６時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン１５０ｇと酢酸エチル１５０ｇとを添加し、イオン交換水３００ｇで１０回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー（Ａ）を得た。
【０１６０】
得られたポリマー（Ａ）の数平均分子量（Ｍｎ）は１５００であった。２９Ｓｉ−ＮＭＲより化学構造を同定した結果、ポリマー（Ａ）は、下記の平均組成式（Ａ１）を有していた。
【０１６１】
（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．２０（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．５０（ＭｅＳｉＯ３／２）０．３０ …式（Ａ１）
上記式（Ａ１）中、Ｍｅはメチル基を示す。
【０１６２】
なお、合成例１及び合成例２〜３で得られた各ポリマーの分子量は、１０ｍｇにテトラヒドロフラン１ｍＬを加え、溶解するまで攪拌し、ＧＰＣ測定により測定した。ＧＰＣ測定では、Ｗａｔｅｒｓ社製の測定装置（カラム：昭和電工社製 Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ
ＬＦ−８０４（長さ３００ｍｍ）×２本、測定温度：４０℃、流速：１ｍＬ／ｍｉｎ、溶媒：テトラヒドロフラン、標準物質：ポリスチレン）を用いた。
【０１６３】
（合成例２）第１のシリコーン樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた１０００ｍＬのセパラブルフラスコに、メチルトリメトキシシラン２０４ｇ、ビニルメチルジメトキシシラン４０ｇ、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン８０ｇを入れ、５０℃で攪拌した。その中に、塩酸１．２ｇと水１０２ｇとの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に５０℃で６時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン１５０ｇと酢酸エチル１５０ｇとを添加し、イオン交換水３００ｇで１０回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー（Ｂ）を得た。
【０１６４】
得られたポリマー（Ｂ）の数平均分子量（Ｍｎ）は１５００であった。２９Ｓｉ−ＮＭＲより化学構造を同定した結果、ポリマー（Ｂ）は、下記の平均組成式（Ｂ１）を有していた。
【０１６５】
（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．４０（ＶｉＭｅＳｉＯ２／２）０．１０（ＭｅＳｉＯ３／２）０．５０ …式（Ｂ１）
上記式（Ｂ１）中、Ｍｅはメチル基、Ｖｉはビニル基を示す。
【０１６６】
（合成例３）第２のシリコーン樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた１０００ｍＬのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン４１ｇ、ジメチルジメトキシシラン７２ｇ、メチルトリメトキシシラン８１ｇ、及びビニルメチルジメトキシシラン５２ｇを入れ、５０℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム０．８ｇを水１１４ｇに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に５０℃で６時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸０．９ｇを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー（Ｃ）を得た。
【０１６７】
得られたポリマー（Ｃ）の数平均分子量（Ｍｎ）は２０００であった。２９Ｓｉ−ＮＭＲより化学構造を同定した結果、ポリマー（Ｃ）は、下記の平均組成式（Ｃ１）を有していた。
【０１６８】
（Ｍｅ３ＳｉＯ１／２）０．２０（ＶｉＭｅＳｉＯ２／２）０．２０（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．３０（ＭｅＳｉＯ３／２）０．３０ …式（Ｃ１）
上記式（Ｃ１）中、Ｍｅはメチル基、Ｖｉはビニル基を示す。
【０１６９】
（フィラー）
実施例及び比較例では、下記のフィラーを用いた。
（１）銀（三井金属社製、熱伝導率４００Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径１μｍ、ＣＶ値７％）
（２）アルミナ（住友化学社製、熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径０．３μｍ、ＣＶ値５％）
（３）酸化亜鉛（ハクスイテック社製、熱伝導率２５Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径０．２μｍ、ＣＶ値８％）
（４）合成マグネサイト（神島化学社製、熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径２μｍ、ＣＶ値９％）
（５）シリカ（トクヤマ社製、熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径１μｍ、ＣＶ値３％）
【０１７０】
（金属物質）
また、実施例及び比較例では、下記の金属物質を用いた。
（１）Ｓｎ−Ｂｉ（粉末状、三井金属社製、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径３μｍ、融点１４３℃）
（２）Ｓｎ−Ｚｎ（粉末状、三井金属社製、熱伝導率２５Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径４μｍ、融点１９５℃）
【０１７１】
（実施例１）
ポリマーＡ５重量部、ポリマーＣ５重量部、白金の１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体（白金触媒）０．０２重量部、銀（三井金属社製、熱伝導率４００Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径１μｍ、ＣＶ値７％）６０重量部、及びＳｎ−Ｂｉ（粉末状、三井金属社製、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径３μｍ）２０重量部を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用ダイボンド材を得た。
【０１７２】
（実施例２〜６及び比較例１〜２）
使用した材料の種類及び配合量を、下記の表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、光半導体装置用ダイボンド材を得た。
【０１７３】
（評価）
（１）熱伝導率
実施例及び比較例で得られた各光半導体装置用ダイボンド材を１５０℃で３時間加熱し、硬化させ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ５０μｍの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
【０１７４】
得られた評価サンプルの熱伝導率を、京都電子工業社製熱伝導率計「迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００」を用いて測定した。
【０１７５】
（２）反射率
色彩色差計（コニカミノルタ社製、商品名「ＣＲ−４００」を用いて、上記（１）熱伝導率の評価で得られた評価サンプルの光の反射率Ｙ値（％）を測定した。
【０１７６】
（３）接着性（ダイシェア強度）
ＡｇメッキしたＣｕ基板上に、接着面積が３ｍｍ×３ｍｍになるように光半導体装置用ダイボンド材を塗布し、３ｍｍ角のＳｉチップを載せて、テストサンプルを得た。
【０１７７】
得られたテストサンプルを１５０℃で３時間加熱し、ダイボンド材を硬化させた。次に、ダイシェアテスター（アークテック社製、型番：ＤＡＧＥ ４０００）を用いて、３００μ／秒の速度で、１８５℃でのダイシェア強度を評価した。
【０１７８】
（４）塗布されたダイボンド材の厚みの均一性
ダイボンダー（キャノンマシナリー社製「ＢＥＳＴＥＭ−Ｄ０１Ｒ」）を用いて、銀メッキされた銅基板上に得られた光半導体装置用ダイボンド材を、厚みが５μｍでダイボンド材上に積層される光半導体素子（縦２００μｍ×横４００μｍ）の大きさとなるように塗布し、基板上にダイボンド材が塗布された塗布物を得た。
【０１７９】
得られた塗布物を観察し、塗布されたダイボンド材の厚みの均一性を下記の判定基準で判定した。
【０１８０】
［ダイボンド材の厚み均一性の判定基準］
○○：厚みの最大値と最小値の差が０．１μｍ以下
○：厚みの最大値と最小値の差が０．１μｍを超え、１μｍ以下
△：厚みの最大値と最小値の差が１μｍを超え、２μｍ以下
×：厚みの最大値と最小値の差が２μｍを超える
【０１８１】
結果を下記の表１に示す。
【０１８２】
【表１】
【符号の説明】
【０１８３】
１…光半導体装置
２…ハウジング
２ａ…内面
３…光半導体素子
４…リード電極
５…ダイボンド材
６…ボンディングワイヤー
７…封止剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの光半導体素子をダイボンディングするために用いられる光半導体装置用ダイボンド材、並びに該光半導体装置用ダイボンド材を用いた光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）素子などの光半導体素子が、表示装置の光源等に広く用いられている。光半導体素子を用いた光半導体装置の消費電力は低く、かつ寿命は長い。また、光半導体装置は、過酷な環境下でも使用され得る。従って、光半導体装置は、携帯電話用バックライト、液晶テレビ用バックライト、自動車用ランプ、照明器具及び看板などの幅広い用途で使用されている。
【０００３】
光半導体装置では、一般にＬＥＤ素子が基板の上面に、ダイボンド材を用いて接合されている。
【０００４】
下記の特許文献１には、上記ダイボンド材として用いることが可能な接着剤組成物が開示されている。具体的には、特許文献１には、２個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を有するシリコーン樹脂と、３個以上のＳｉＨ基を有するシリコーン樹脂と、白金系触媒と、接着性付与剤と、酸化チタンとを含む接着剤組成物が開示されている。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、ケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上有するシリコーン樹脂と、環状シロキサンオリゴマーと、熱伝導性充填剤と、白金系触媒と、脂肪族不飽和基を有する揮発性反応調整剤と、珪素原子に結合した水素原子を有するシリコーン樹脂とを含む熱伝導性組成物が開示されている。上記熱伝導性充填剤としては、酸化アルミニウム粉末、酸化ケイ素粉末、窒化ケイ素粉末、窒化ホウ素粉末及び窒化アルミニウム粉末等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２０８４４号公報
【特許文献２】特開２００８−２８０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、光半導体装置では、高輝度化が進行しており、発生する熱量が大きくなってきている。このため、該光半導体装置に用いられるダイボンド材では、高い放熱性が求められている。
【０００８】
特許文献１，２に記載のような従来のダイボンド材では、熱伝導率が比較的高いフィラーを用いているため、ダイボンド材の硬化物の放熱性は比較的高い。
【０００９】
しかしながら、光半導体装置におけるＬＥＤ素子から発生する熱をより一層効果的に放散させることが求められている。ダイボンド材の硬化物の放熱性が高いほど、光半導体装置の耐熱信頼性が高くなる。
【００１０】
一方で、ダイボンド材には、良好な接着力も求められている。しかしながら、一般に、ダイボンド材の放熱性を高めるために、熱伝導性が高いフィラーの配合量を多くすると、ダイボンド材の接着力が低くなる傾向がある。ダイボンド材の接着力を良好にするために、熱伝導性が高いフィラーの配合量を少なくすると、放熱性が低くなる。
【００１１】
本発明の目的は、放熱性がかなり高い光半導体装置用ダイボンド材、並びに該光半導体装置用ダイボンド材を用いた光半導体装置を提供することである。
【００１２】
本発明の限定的な目的は、放熱性をかなり高くすることができるだけでなく、接着力の低下を抑制することができる光半導体装置用ダイボンド材、並びに該光半導体装置用ダイボンド材を用いた光半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の広い局面によれば、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、ヒドロシリル化反応用触媒と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含む、光半導体装置用ダイボンド材が提供される。
【００１４】
上記フィラーは、白色のフィラーであることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材のある特定の局面では、上記フィラーは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含む。
【００１６】
本発明に係る光半導体装置は、本発明に従って構成された光半導体装置用ダイボンド材と、接続対象部材と、上記光半導体装置用ダイボンド材を用いて上記接続対象部材に接続された光半導体素子とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、珪素原子に結合した水素原子を有さずかつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、ヒドロシリル化反応用触媒と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含むので、放熱性をかなり高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２０】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂（Ａ）と、珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂（Ｂ）と、ヒドロシリル化反応用触媒（Ｃ）と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラー（Ｄ）と、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質（Ｅ）とを含む。
【００２１】
上記（Ａ）〜（Ｅ）成分を含む組成の採用により、特に、特定の上記フィラー（Ｄ）と特定の上記金属物質（Ｅ）との併用によって、ダイボンド材の放熱性をかなり高くすることができる。このため、光半導体装置の熱劣化を抑制できる。ダイボンド材を加熱により硬化させる際に、金属物質（Ｅ）が溶融し、固化することによって、光半導体素子、基板又は半導体チップ等の被接合部材とダイボンド材の硬化物との間で、金属接合が形成される。また、金属物質（Ｅ）が、溶融し、固化することによって、ダイボンド材中のフィラー（Ｄ）が橋掛け又は効率的に近接された構造となりやすい。これによって、ダイボンド材の放熱性がかなり高くなる。さらに、ダイボンド材の放熱性が高いことにより、光半導体装置において発生した熱量が、ダイボンド材を介して効果的に放散される。
【００２２】
さらに、上記金属物質（Ｅ）の使用によって、高い放熱性を維持したままで、上記フィラー（Ｄ）の配合量を少なくすることも可能である。上記フィラー（Ｄ）の配合量を少なくすることで、ダイボンド材の接着力の低下を抑制できる。本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、該ダイボンド材１００重量％中の上記フィラー（Ｄ）の含有量が８５重量％以下であっても、放熱性を充分に高くすることができ、良好な放熱性と良好な接着力とを高いレベルで両立できる。
【００２３】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、上記フィラー（Ｄ）は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含むことが好ましい。この球状のフィラーはスペーサとしての役割を果たす。このため、ダイボンド材により接合された半導体チップなどの被接合部材の傾きを抑制することができる。
【００２４】
（第１のシリコーン樹脂（Ａ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材に含まれている第１のシリコーン樹脂は、珪素原子に結合した水素原子を有する。該水素原子は、珪素原子に直接結合している。ダイボンド材のガスバリア性をより一層高める観点からは、第１のシリコーン樹脂は、珪素原子に結合した水素原子と、アリール基とを有することが好ましい。該アリール基としては、無置換のフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。
【００２５】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第１のシリコーン樹脂は、珪素原子に結合した水素原子と、アルケニル基とを有することが好ましい。
【００２６】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第１のシリコーン樹脂は、下記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂であることが好ましい。ただし、第１のシリコーン樹脂として、下記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂以外の第１のシリコーン樹脂を用いてもよい。上記第１のシリコーン樹脂は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２７】
【化１】
【００２８】
上記式（１）中、ａ、ｂ及びｃは、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．０５〜０．５０、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０〜０．４０及びｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．３０〜０．８０を満たし、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個が水素原子を表し、水素原子以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表す。なお、上記式（１）中、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位及び（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位はそれぞれ、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
【００２９】
ガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個がアリール基を表し、少なくとも１個が水素原子を表し、アリール基及び水素原子以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００３０】
ガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個が水素原子を表し、少なくとも１個がアルケニル基を表し、水素原子及びアルケニル基以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００３１】
ガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、少なくとも１個がアリール基を表し、少なくとも１個が水素原子を表し、少なくとも１個がアルケニル基を表し、アリール基、水素原子及びアルケニル基以外のＲ１〜Ｒ６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００３２】
上記式（１）は平均組成式を示す。上記式（１）における炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記式（１）中のＲ１〜Ｒ６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３３】
上記式（１）中、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位における酸素原子部分、及び（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位における酸素原子部分はそれぞれ、シロキサン結合を形成している酸素原子部分、アルコキシ基の酸素原子部分、又はヒドロキシ基の酸素原子部分を示す。
【００３４】
なお、一般に、上記式（１）の各構造単位において、アルコキシ基の含有量は少なく、更にヒドロキシ基の含有量も少ない。これは、一般に、第１のシリコーン樹脂を得るために、アルコキシシラン化合物などの有機珪素化合物を加水分解し、重縮合させると、アルコキシ基及びヒドロキシ基の多くは、シロキサン結合の部分骨格に変換されるためである。すなわち、アルコキシ基の酸素原子及びヒドロキシ基の酸素原子の多くは、シロキサン結合を形成している酸素原子に変換される。上記式（１）の各構造単位がアルコキシ基又はヒドロキシ基を有する場合には、シロキサン結合の部分骨格に変換されなかった未反応のアルコキシ基又はヒドロキシ基がわずかに残存していることを示す。後述の式（５１）の各構造単位がアルコキシ基又はヒドロキシ基を有する場合に関しても、同様のことがいえる。
【００３５】
上記式（１）における炭素数１〜８の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、イソへキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基及びフェニル基等が挙げられる。
【００３６】
上記式（１）中、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。ガスバリア性をより一層高める観点からは、第１のシリコーン樹脂におけるアルケニル基及び上記式（１）中のアルケニル基は、ビニル基又はアリル基であることが好ましく、ビニル基であることがより好ましい。
【００３７】
上記第１のシリコーン樹脂における下記式（Ｘ１）より求められるアリール基の含有比率は１０モル％以上、５０モル％以下であることが好ましい。このアリール基の含有比率が１０モル％以上であると、ガスバリア性がより一層高くなる。アリール基の含有比率が５０モル％以下であると、ダイボンド材の剥離が生じ難くなる。ガスバリア性を更に一層高める観点からは、アリール基の含有比率は２０モル％以上であることがより好ましい。ダイボンド材の剥離をより一層生じ難くする観点からは、アリール基の含有比率は、４０モル％以下であることがより好ましい。
【００３８】
アリール基の含有比率（モル％）＝（上記第１のシリコーン樹脂の１分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量／上記第１のシリコーン樹脂の数平均分子量）×１００ ・・・式（Ｘ１）
【００３９】
上記第１のシリコーン樹脂として、上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂を用いる場合には、上記式（Ｘ１）中、「第１のシリコーン樹脂」は、「平均組成式が上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂」を示す。
【００４０】
上記第1のシリコーン樹脂におけるアリール基がフェニル基である場合には、上記式（Ｘ１）におけるアリール基はフェニル基を示し、アリール基の含有比率はフェニル基の含有比率を示す。
【００４１】
上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂において、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位（以下、二官能構造単位ともいう）は、下記式（１−２）で表される構造、すなわち、二官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００４２】
（Ｒ４Ｒ５ＳｉＸＯ１／２） ・・・式（１−２）
【００４３】
（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（１−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（１−２−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ４及びＲ５で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位に含まれる。具体的には、アルコキシ基がシロキサン結合の部分骨格に変換された場合には、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（１−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を示す。未反応のアルコキシ基が残存している場合、又はアルコキシ基がヒドロキシ基に変換された場合には、残存アルコキシ基又はヒドロキシ基を有する（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（１−２−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を示す。また、下記式（１−ｂ）で表される構造単位において、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合中の酸素原子は、隣接する珪素原子とシロキサン結合を形成しており、隣接する構造単位と酸素原子を共有している。従って、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合中の１つの酸素原子を「Ｏ１／２」とする。
【００４４】
【化２】
【００４５】
上記式（１−２）及び（１−２−ｂ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（１−ｂ）、（１−２）及び（１−２−ｂ）中のＲ４及びＲ５は、上記式（１）中のＲ４及びＲ５と同様の基である。
【００４６】
上記式（１）で表される第１のシリコーン樹脂において、（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位（以下、三官能構造単位ともいう）は、下記式（１−３）又は（１−４）で表される構造、すなわち、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の２つがそれぞれヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００４７】
（Ｒ６ＳｉＸ２Ｏ１／２） ・・・式（１−３）
（Ｒ６ＳｉＸＯ２／２） ・・・式（１−４）
【００４８】
（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位は、下記式（１−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（１−３−ｃ）又は（１−４−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ６で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位に含まれる。
【００４９】
【化３】
【００５０】
上記式（１−３）、（１−３−ｃ）、（１−４）及び（１−４−ｃ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（１−ｃ）、（１−３）、（１−３−ｃ）、（１−４）及び（１−４−ｃ）中のＲ６は、上記式（１）中のＲ６と同様の基である。
【００５１】
上記式（１−ｂ）及び（１−ｃ）、式（１−２）〜（１−４）、並びに式（１−２−ｂ）、（１−３−ｃ）及び（１−４−ｃ）において、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基及びｔ−ブトキシ基が挙げられる。
【００５２】
上記式（１）中、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の下限は０．０５、上限は０．５０である。ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記下限以上及び上限以下であると、ダイボンド材の耐熱性をより一層高めることができ、かつダイボンド材の剥離をより一層抑制できる。上記式（１）中、ａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の好ましい下限は０．１０、より好ましい下限は０．１５であり、好ましい上限は０．４５、より好ましい上限は０．４０である。
【００５３】
上記式（１）中、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の下限は０、上限は０．４０である。ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記上限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。なお、ｂが０であり、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が０である場合、上記式（１）中、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）の構造単位は存在しない。
【００５４】
上記式（１）中、ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の下限は０．３０、上限は０．８０である。ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記下限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）が上記上限を満たすと、ダイボンド材の耐熱性が高くなり、かつ高温環境下でダイボンド材の硬化物の厚みが減少し難くなる。上記式（１）中、ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）の好ましい下限は０．３５、より好ましい下限は０．４０、好ましい上限は０．７５である。
【００５５】
上記第１のシリコーン樹脂について、テトラメチルシラン（以下、ＴＭＳ）を基準に２９Ｓｉ−核磁気共鳴分析（以下、ＮＭＲ）を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式（１）中の（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）で表される構造単位に相当するピークは＋１０〜−５ｐｐｍ付近に現れ、上記式（１）中の（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）及び（１−２）の二官能構造単位に相当する各ピークは−１０〜−５０ｐｐｍ付近に現れ、上記式（１）中の（Ｒ６ＳｉＯ３／２）、並びに（１−３）及び（１−４）の三官能構造単位に相当する各ピークは−５０〜−８０ｐｐｍ付近に現れる。
【００５６】
従って、２９Ｓｉ−ＮＭＲを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式（１）中の各構造単位の比率を測定できる。
【００５７】
但し、上記ＴＭＳを基準にした２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定で上記式（１）中の構造単位の見分けがつかない場合は、２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定結果だけではなく、１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式（１）中の各構造単位の比率を見分けることができる。
【００５８】
（第２のシリコーン樹脂（Ｂ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材に含まれている第２のシリコーン樹脂は、アルケニル基を有する。該アルケニル基は、珪素原子に直接結合している。上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子が、珪素原子に結合していてもよく、上記アルケニル基の炭素−炭素二重結合における炭素原子とは異なる炭素原子が、珪素原子に結合していてもよい。
【００５９】
ダイボンド材のガスバリア性をより一層高める観点からは、第２のシリコーン樹脂は、アルケニル基と、アリール基とを有することが好ましい。該アリール基としては、無置換のフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。
【００６０】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第２のシリコーン樹脂は、下記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂であることが好ましい。ただし、第２のシリコーン樹脂として、下記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂以外の第２のシリコーン樹脂を用いてもよい。上記第２のシリコーン樹脂は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６１】
【化４】
【００６２】
上記式（５１）中、ｐ、ｑ及びｒは、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０．０５〜０．５０、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０〜０．４０及びｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）＝０．３０〜０．８０を満たし、Ｒ５１〜Ｒ５６は、少なくとも１個がアルケニル基を表し、アルケニル基以外のＲ５１〜Ｒ５６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表す。なお、上記式（５１）中、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位及び（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位はそれぞれ、アルコキシ基を有していてもよく、ヒドロキシ基を有していてもよい。
【００６３】
上記式（５１）は平均組成式を示す。上記式（５１）における炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。上記式（５１）中のＲ５１〜Ｒ５６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００６４】
上記式（５１）中、アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。ガスバリア性をより一層高める観点からは、第２のシリコーン樹脂におけるアルケニル基及び上記式（５１）中のアルケニル基は、ビニル基又はアリル基であることが好ましく、ビニル基であることがより好ましい。
【００６５】
上記式（５１）における炭素数１〜８の炭化水素基としては特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、イソへキシル基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基及びフェニル基が挙げられる。
【００６６】
ダイボンド材のガスバリア性をより一層高め、かつ剥離をより一層生じ難くする観点からは、上記第２のシリコーン樹脂が、上記式（５１）で表され、かつ珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基及びアリール基を有する第２のシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００６７】
ガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記式（５１）中、Ｒ５１〜Ｒ５６は、少なくとも１個がアリール基を表し、少なくとも１個がアルケニル基を表し、アリール基及びアルケニル基以外のＲ５１〜Ｒ５６は、炭素数１〜８の炭化水素基を表すことが好ましい。
【００６８】
上記第２のシリコーン樹脂における下記式（Ｘ５１）より求められるアリール基の含有比率は１０モル％以上、５０モル％以下であることが好ましい。このアリール基の含有比率が１０モル％以上であると、ガスバリア性がより一層高くなる。アリール基の含有比率が５０モル％以下であると、ダイボンド材の剥離が生じ難くなる。ガスバリア性を更に一層高める観点からは、アリール基の含有比率は２０モル％以上であることがより好ましい。剥離をより一層生じ難くする観点からは、アリール基の含有比率は、４０モル％以下であることがより好ましい。
【００６９】
アリール基の含有比率（モル％）＝（第２のシリコーン樹脂の１分子あたりに含まれるアリール基の平均個数×アリール基の分子量／第２のシリコーン樹脂の数平均分子量）×１００ ・・・式（Ｘ５１）
【００７０】
上記第２のシリコーン樹脂として、上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂を用いる場合には、上記式（Ｘ５１）中、「第２のシリコーン樹脂」は、「平均組成式が上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂」を示す。
【００７１】
上記第２のシリコーン樹脂におけるアリール基がフェニル基である場合には、上記式（Ｘ５１）におけるアリール基はフェニル基を示し、アリール基の含有比率はフェニル基の含有比率を示す。
【００７２】
上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂において、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位（以下、二官能構造単位ともいう）は、下記式（５１−２）で表される構造、すなわち、二官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基又はアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００７３】
（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＸＯ１／２） ・・・式（５１−２）
【００７４】
（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位は、下記式（５１−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（５１−２−ｂ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ５４及びＲ５５で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）で表される構造単位に含まれる。
【００７５】
【化５】
【００７６】
上記式（５１−２）及び（５１−２−ｂ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（５１−ｂ）、（５１−２）及び（５１−２−ｂ）中のＲ５４及びＲ５５は、上記式（５１）中のＲ５４及びＲ５５と同様の基である。
【００７７】
上記式（５１）で表される第２のシリコーン樹脂において、（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位（以下、三官能構造単位ともいう）は、下記式（５１−３）又は（５１−４）で表される構造、すなわち、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の２つがそれぞれヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造、又は、三官能構造単位中の珪素原子に結合した酸素原子の１つがヒドロキシ基若しくはアルコキシ基を構成する構造を含んでいてもよい。
【００７８】
（Ｒ５６ＳｉＸ２Ｏ１／２） ・・・式（５１−３）
（Ｒ５６ＳｉＸＯ２／２） ・・・式（５１−４）
【００７９】
（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位は、下記式（５１−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含み、更に下記式（５１−３−ｃ）又は（５１−４−ｃ）で表される構造単位の破線で囲まれた部分を含んでいてもよい。すなわち、Ｒ５６で表される基を有し、かつアルコキシ基又はヒドロキシ基が末端に残存している構造単位も、（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）で表される構造単位に含まれる。
【００８０】
【化６】
【００８１】
上記式（５１−３）、（５１−３−ｃ）、（５１−４）及び（５１−４−ｃ）中、Ｘは、ＯＨ又はＯＲを表し、ＯＲは、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基を表す。上記式（５１−ｃ）、（５１−３）、（５１−３−ｃ）、（５１−４）及び（５１−４−ｃ）中のＲ５６は、上記式（５１）中のＲ５６と同様の基である。
【００８２】
上記式（５１−ｂ）〜（５１−ｃ）、式（５１−２）〜（５１−４）、並びに式（５１−２−ｂ）、（５１−３−ｃ）及び（５１−４−ｃ）において、直鎖状又は分岐状の炭素数１〜４のアルコキシ基としては特に限定されず、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基及びｔ−ブトキシ基が挙げられる。
【００８３】
上記式（５１）中、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の下限は０．０５、上限は０．５０である。ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が上記下限及び上限を満たすと、ダイボンド材の耐熱性をより一層高めることができ、かつダイボンド材の剥離をより一層抑制できる。上記式（５１）中、中、ｐ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の好ましい下限は０．１０、より好ましい下限は０．１５であり、好ましい上限は０．４５、より好ましい上限は０．４０である。
【００８４】
上記式（５１）中、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の下限は０、上限は０．４０である。ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）上記上限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。上記式（５１）中、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の好ましい上限は０．３５、より好ましい上限は０．３０である。なお、ｑが０であり、ｑ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が０である場合、上記式（５１）中、（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）の構造単位は存在しない。
【００８５】
上記式（５１）中、ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）の下限は０．３０、上限は０．８０である。ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が上記下限を満たすと、ダイボンド材の高温での貯蔵弾性率を高くすることができる。ｒ／（ｐ＋ｑ＋ｒ）が上記上限を満たすと、ダイボンド材の耐熱性が高くなり、かつ高温環境下でダイボンド材の硬化物の厚みが減少し難くなる。
【００８６】
上記第２のシリコーン樹脂について、テトラメチルシラン（以下、ＴＭＳ）を基準に２９Ｓｉ−核磁気共鳴分析（以下、ＮＭＲ）を行うと、置換基の種類によって若干の変動は見られるものの、上記式（５１）中の（Ｒ５１Ｒ５２Ｒ５３ＳｉＯ１／２）で表される構造単位に相当するピークは＋１０〜−５ｐｐｍ付近に現れ、上記式（５１）中の（Ｒ５４Ｒ５５ＳｉＯ２／２）及び（５１−２）の二官能構造単位に相当する各ピークは−１０〜−５０ｐｐｍ付近に現れ、上記式（５１）中の（Ｒ５６ＳｉＯ３／２）、並びに（５１−３）及び（５１−４）の三官能構造単位に相当する各ピークは−５０〜−８０ｐｐｍ付近に現れる。
【００８７】
従って、２９Ｓｉ−ＮＭＲを測定し、それぞれのシグナルのピーク面積を比較することによって上記式（５１）中の各構造単位の比率を測定できる。
【００８８】
但し、上記ＴＭＳを基準にした２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定で上記式（５１）中の構造単位の見分けがつかない場合は、２９Ｓｉ−ＮＭＲの測定結果だけではなく、１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を必要に応じて用いることにより、上記式（５１）中の各構造単位の比率を見分けることができる。
【００８９】
上記第１のシリコーン樹脂１００重量部に対して、上記第２のシリコーン樹脂の含有量は１０重量部以上、４００重量部以下であることが好ましい。第１，第２のシリコーン樹脂の含有量がこの範囲内であると、高温での貯蔵弾性率がより一層高く、かつガスバリア性により一層優れたダイボンド材を得ることができる。高温での貯蔵弾性率がさらに一層高く、かつガスバリア性にさらに一層優れたダイボンド材を得る観点からは、上記第１のシリコーン樹脂１００重量部に対して、上記第２のシリコーン樹脂の含有量のより好ましい下限は３０重量部、更に好ましい下限は５０重量部、より好ましい上限は３００重量部、更に好ましい上限は２００重量部である。
【００９０】
上記光半導体装置用ダイボンド材１００重量％中、第１，第２のシリコーン樹脂の合計の含有量は、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは２５重量％以上、更に好ましくは重量３０％以上、特に好ましくは４０重量％以上、好ましく８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。第１，第２のシリコーン樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、ダイボンド材の粘度を適度な範囲に容易に調整でき、かつダイボンド材の硬化性を高めることができる。
【００９１】
（第１，第２のシリコーン樹脂（Ａ），（Ｂ）の他の性質及びその合成方法）
上記第１，第２のシリコーン樹脂のアルコキシ基の含有量の好ましい下限は０．５モル％、より好ましい下限は１モル％、好ましい上限は１０モル％、より好ましい上限は５モル％である。アルコキシ基の含有量が上記好ましい範囲内であると、ダイボンド材の密着性を高めることができる。
【００９２】
アルコキシ基の含有量が上記好ましい下限を満たすと、ダイボンド材の密着性を高めることができる。アルコキシ基の含有量が上記好ましい上限を満たすと、第１，第２のシリコーン樹脂及びダイボンド材の貯蔵安定性が高くなり、ダイボンド材の耐熱性がより一層高くなる。
【００９３】
上記アルコキシ基の含有量は、第１，第２のシリコーン樹脂の平均組成式中に含まれる上記アルコキシ基の量を意味する。
【００９４】
上記第１，第２のシリコーン樹脂はシラノール基を含有しないほうが好ましい。第１，第２のシリコーン樹脂がシラノール基を含有しないと、第１，第２のシリコーン樹脂及びダイボンド材の貯蔵安定性が高くなる。上記シラノール基は、真空下での加熱により減少させることができる。シラノール基の含有量は、赤外分光法を用いて測定できる。
【００９５】
上記第１，第２のシリコーン樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）の好ましい下限は５００、より好ましい下限は８００、更に好ましい下限は１０００、好ましい上限は５００００、より好ましい上限は１５０００である。数平均分子量が上記好ましい下限を満たすと、熱硬化時に揮発成分が少なくなり、高温環境下でダイボンド材の硬化物の厚みが減少しにくくなる。数平均分子量が上記好ましい上限を満たすと、粘度調節が容易である。
【００９６】
上記数平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレンを標準物質して求めた値である。上記数平均分子量（Ｍｎ）は、Ｗａｔｅｒｓ社製の測定装置（カラム：昭和電工社製 Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＬＦ−８０４（長さ３００ｍｍ）を２本、測定温度：４０℃、流速：１ｍＬ／分、溶媒：テトラヒドロフラン、標準物質：ポリスチレン）を用いて測定された値を意味する。
【００９７】
上記第１，第２のシリコーン樹脂を合成する方法としては特に限定されず、アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法、クロロシラン化合物を加水分解し縮合させる方法が挙げられる。なかでも、反応の制御の観点からアルコキシシラン化合物を加水分解する方法が好ましい。
【００９８】
アルコキシシラン化合物を加水分解し縮合反応させる方法としては、例えば、アルコキシシラン化合物、水と酸性触媒又は塩基性触媒との存在下で反応させる方法が挙げられる。また、ジシロキサン化合物を加水分解して用いてもよい。
【００９９】
上記第１，第２のシリコーン樹脂にフェニル基を導入するための有機珪素化合物としては、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチル（フェニル）ジメトキシシラン、及びフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１００】
上記第１，第２のシリコーン樹脂に（Ｒ５７Ｒ５８Ｒ５９Ｒ６０Ｓｉ２Ｒ６１Ｏ２／２）、（Ｒ７Ｒ８Ｒ９Ｒ１０Ｓｉ２Ｒ１１Ｏ２／２）を導入するための有機珪素化合物としては、例えば、１，４−ビス（ジメチルメトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（ジエチルメトキシシリル）ベンゼン、１，４ービス（エトキシエチルメチルシリル）ベンゼン、１，６−ビス（ジメチルメトキシシリル）ヘキサン、１，６−ビス（ジエチルメトキシシリル）ヘキサン及び１，６−ビス（エトキシエチルメチルシリル）ヘキサン等が挙げられる。
【０１０１】
上記第１，第２のシリコーン樹脂にアルケニル基を導入するための有機珪素化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、メトキシジメチルビニルシラン、ビニルジメチルエトキシシラン及び１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【０１０２】
上記第１のシリコーン樹脂に珪素原子に結合した水素原子を導入するための有機珪素化合物としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【０１０３】
上記第１，第２のシリコーン樹脂を得るために用いることができる他の有機珪素化合物としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、イソプロピル（メチル）ジメトキシシラン、シクロヘキシル（メチル）ジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン及びオクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【０１０４】
上記酸性触媒としては、例えば、無機酸、有機酸、無機酸の酸無水物及びその誘導体、並びに有機酸の酸無水物及びその誘導体が挙げられる。
【０１０５】
上記無機酸としては、例えば、塩酸、リン酸、ホウ酸及び炭酸が挙げられる。上記有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸及びオレイン酸が挙げられる。
【０１０６】
上記塩基性触媒としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド及びアルカリ金属のシラノール化合物が挙げられる。
【０１０７】
上記アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウムが挙げられる。上記アルカリ金属のアルコキシドとしては、例えば、ナトリウム−ｔ−ブトキシド、カリウム−ｔ−ブトキシド及びセシウム−ｔ−ブトキシドが挙げられる。
【０１０８】
上記アルカリ金属のシラノール化合物としては、例えば、ナトリウムシラノレート化合物、カリウムシラノレート化合物及びセシウムシラノレート化合物が挙げられる。なかでも、カリウム系触媒又はセシウム系触媒が好適である。
【０１０９】
（ヒドロシリル化反応用触媒（Ｃ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材に含まれているヒドロシリル化反応用触媒は、上記第１のシリコーン樹脂中の珪素原子に結合した水素原子と、上記第２のシリコーン樹脂中のアルケニル基とをヒドロシリル化反応させる触媒である。
【０１１０】
上記ヒドロシリル化反応用触媒として、ヒドロシリル化反応を進行させる各種の触媒を用いることができる。上記ヒドロシリル化反応用触媒は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０１１１】
上記ヒドロシリル化反応用触媒としては、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒及びパラジウム系触媒等が挙げられる。ダイボンド材の透明性を高くすることができるため、白金系触媒が好ましい。
【０１１２】
上記白金系触媒としては、白金粉末、塩化白金酸、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体及び白金−カルボニル錯体が挙げられる。特に、白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体が好ましい。
【０１１３】
上記白金−アルケニルシロキサン錯体におけるアルケニルシロキサンとしては、例えば、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、及び１，３，５，７−テトラメチル−１，３，５，７−テトラビニルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。上記白金−オレフィン錯体におけるオレフィンとしては、例えば、アリルエーテル及び１，６−ヘプタジエン等が挙げられる。
【０１１４】
上記白金−アルケニルシロキサン錯体及び白金−オレフィン錯体の安定性を向上させることができるため、上記白金−アルケニルシロキサン錯体又は白金−オレフィン錯体に、アルケニルシロキサン、オルガノシロキサンオリゴマー、アリルエーテル又はオレフィンを添加することが好ましい。上記アルケニルシロキサンは、好ましくは１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンである。上記オルガノシロキサンオリゴマーは、好ましくはジメチルシロキサンオリゴマーである。上記オレフィンは、好ましくは１，６−ヘプタジエンである。
【０１１５】
ダイボンド材１００重量％中、上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、０．０１〜０．５重量％の範囲内であることが好ましい。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が上記下限以上であると、ダイボンド材を十分に硬化させることが容易であり、ダイボンド材のガスバリア性をより一層高めることができる。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量が上記上限以下であると、ダイボンド材がより一層変色し難くなる。上記ヒドロシリル化反応用触媒の含有量は、より好ましくは０．０２重量％以上、より好ましくは０．３重量％以下である。
【０１１６】
（フィラー（Ｄ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーを含む。
【０１１７】
上記フィラーの熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。このフィラーの使用により、ダイボンド材の硬化物の熱伝導性を高めることができる。この結果、ダイボンド材の硬化物の放熱性が高くなる。上記フィラーの熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋよりも小さいと、ダイボンド材の放熱性を充分に高めることが困難になる。フィラーの熱伝導率は、好ましくは１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。フィラーの熱伝導率の上限は特に限定されない。熱伝導率３００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の無機フィラーは広く知られており、また熱伝導率２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度の無機フィラーは容易に入手できる。
【０１１８】
上記フィラーは、銀、酸化チタン、アルミナ、合成マグネサイト、結晶性シリカ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムからなる群から選択された少なくとも１種であることがより好ましい。これらの好ましいフィラーの使用により、ダイボンド材の放熱性をより一層高めることができる。
【０１１９】
上記フィラーは、白色のフィラーであることが好ましい。白色のフィラーの使用により、ダイボンド材における光の反射率を高くすることもできる。このため、光半導体装置において、光半導体素子から光が発せられたときに、光がダイボンド材により効果的に反射される。この結果、光半導体装置から取り出される光が明るくなる。
【０１２０】
ダイボンド材中での分散性を高めて、均一な光の反射率を得る観点からは、上記フィラーの平均粒子径は、０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上、１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。
【０１２１】
上記「平均粒子径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径である。
【０１２２】
光半導体装置用型ダイボンド材１００重量％中の上記フィラーの含有量は、好ましくは３重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは８０重量％以下、より一層好ましくは７０重量％以下、更に好ましくは６０重量％以下、特に好ましくは５０重量％以下である。上記フィラーの含有量が上記下限以上であると、ダイボンド材の放熱性及び光の反射率がより一層高くなる。上記フィラーの含有量が上記上限以下であると、フィラーの分散性が高くなり、更にダイボンディングが容易になる。
【０１２３】
上記フィラーは、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含むことが好ましい。この球状のフィラーは、スペーサとしての役割も果たし、ダイボンド材により接合された半導体チップなどの被接合部材の傾きを抑制することができる。
【０１２４】
スペーサとしての役割を十分に果たすために、上記球状フィラーの平均粒子径は、より好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上である。上記球状フィラーの熱伝導率は、好ましくは１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。上記球状フィラーの上記ＣＶ値（粒度分布の変動係数）は、より好ましくは５％以下、更に好ましくは３％以下である。
【０１２５】
上記ＣＶ値は下記式で表される。
【０１２６】
ＣＶ値（％）＝（ρ／Ｄｎ）×１００
ρ：球状のフィラーの直径の標準偏差
Ｄｎ：平均粒子径
【０１２７】
また、本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、上記金属物質の使用により、ダイボンド材の放熱性が効果的に高められるので、ダイボンド材の高い放熱性を維持したままで、フィラーの配合量を少なくすることができる。フィラーの配合量を少なくすることで、ダイボンド材の接着力の低下を抑制できる。例えば、本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材では、該ダイボンド材１００重量％中のフィラーの含有量を８５重量％以下とすることで、良好な熱伝導性と良好な接着力とを高いレベルで両立できる。
【０１２８】
上記フィラーの全量１００重量％中、上記球状のフィラーの含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、１００重量％以下、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。上記フィラーの全量が上記球状のフィラーであってもよい。上記球状のフィラーの含有量が上記下限以上であると、被接合部材の傾きを効果的に抑制できる。
【０１２９】
（金属物質（Ｅ））
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質を含む。該金属物質は、金属粉末であることが好ましい。
【０１３０】
上記フィラーだけでなく上記金属物質も用いることによって、ダイボンド材の硬化物の放熱性をかなり高くすることができる。上記金属物質は、ダイボンド材の硬化時などの加熱の際に、溶融する。上記金属物質が溶融した後に固化することにより、光半導体素子、基板又は半導体チップ等の被接合部材とダイボンド材の硬化物との間で、金属接合が形成される。また、ダイボンド材中の上記フィラーが、溶融した後固化した上記金属物質を介して、橋掛け又は効率的に近接された構造となりやすい。このことによっても、ダイボンド材の熱伝導性を効果的に高めることができ、かなり高い放熱性を達成できる。
【０１３１】
上記金属物質を構成する金属としては、錫、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム等が挙げられる。これら以外の金属を用いてもよい。但し、これらの金属が単独で融点が２２０℃を超える場合には、融点が２２０℃以下となるように他の金属と併用される。
【０１３２】
融点を８０℃以上、２２０℃以下にすることが容易であり、またダイボンド材の放熱性をより一層良好にする観点からは、上記金属物質を構成する金属として、ビスマス、インジウム、錫、亜鉛及びニッケルの内の１種又は２種以上が好適に用いられる。
【０１３３】
ダイボンド材の放熱性をより一層良好にする観点からは、上記金属物質は、ビスマス−錫、ビスマス−インジウム、インジウム−亜鉛及びインジウム−錫からなる群から選択された少なくとも１種を含むことがより好ましい。
【０１３４】
上記金属物質の平均粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは８μｍ以下、より好ましくは６μｍ以下である。上記金属物質の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、ダイボンド材の放熱性をより一層良好にすることができる。
【０１３５】
上記「平均粒子径」とは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径である。
【０１３６】
光半導体装置用型ダイボンド材１００重量％中の上記金属物質の含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。上記金属物質の含有量が上記下限以上であると、ダイボンド材の放熱性がより一層高くなる。上記金属物質の含有量が上記上限以下であると、金属物質の分散性が高くなり、更にダイボンディングが容易になる。
【０１３７】
（カップリング剤）
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、接着性を付与するために、カップリング剤をさらに含んでいてもよい。
【０１３８】
上記カップリング剤としては特に限定されず、例えば、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。カップリング剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０１３９】
（他の成分）
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、溶剤、着色剤、充填剤、消泡剤、表面処理剤、難燃剤、粘度調節剤、分散剤、分散助剤、表面改質剤、可塑剤、防黴剤、レベリング剤、安定剤、カップリング剤、タレ防止剤又は蛍光体等を含有してもよい。
【０１４０】
（光半導体装置用ダイボンド材の詳細及び用途）
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、ペースト状であってもよく、フィルム状であってもよい。本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材は、ペースト状であることが好ましい。
【０１４１】
上記第１のシリコーン樹脂と、上記第２のシリコーン樹脂と、上記ヒドロシリル化反応用触媒とは、これらを１種又は２種以上含む液を別々に調製しておき、使用直前に複数の液を混合して、本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材を調製してもよい。例えば、上記第２のシリコーン樹脂及び上記ヒドロシリル化反応用触媒を含むＡ液と、第１のシリコーン樹脂を含むＢ液とを別々に調製しておき、使用直前にＡ液とＢ液とを混合して、ダイボンド材を調製してもよい。この場合に、上記フィラー及び上記金属物質は、Ａ液に含まれていてもよく、Ｂ液に含まれていてもよい。このように上記第２のシリコーン樹脂及び上記ヒドロシリル化反応用触媒と上記第１のシリコーン樹脂とを別々に、第１の液と第２の液との２液にすることによって保存安定性を向上させることができる。
【０１４２】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材の製造方法としては特に限定されず、例えば、ホモディスパー、ホモミキサー、万能ミキサー、プラネタリウムミキサー、ニーダー、三本ロール又はビーズミル等の混合機を用いて、常温又は加温下で、上記第１のシリコーン樹脂、上記第２のシリコーン樹脂、上記ヒドロシリル化反応用触媒、上記フィラー、上記金属物質及び必要に応じて配合される他の成分を混合する方法等が挙げられる。
【０１４３】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材を、基板等の接続対象部材上に配置し、又は光半導体素子の下面に配置し、ダイボンド材を介して接続対象部材と光半導体素子とを接続することにより、光半導体装置を得ることができる。
【０１４４】
本発明に係る光半導体装置用ダイボンド材の硬化温度は特に限定されない。光半導体装置用ダイボンド材の硬化温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上、好ましくは２２０℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１５０℃以下である。硬化温度が上記好ましい下限以上であると、ダイボンド材の硬化が充分に進行する。硬化温度が上記好ましい上限以下であると、ダイボンド材及びダイボンド材により接合される部材の熱劣化が起こり難い。
【０１４５】
硬化方式は特に限定されないが、ステップキュア方式を用いることが好ましい。ステップキュア方式は、一旦低温で仮硬化させておき、その後に高温で硬化させる方法である。ステップキュア方式の使用により、ダイボンド材の硬化収縮を抑えることができる。
【０１４６】
（光半導体装置）
本発明に係る光半導体装置は、光半導体装置用ダイボンド材と、接続対象部材と、上記光半導体装置用ダイボンド材を用いて上記接続対象部材に接続された光半導体素子とを備える。
【０１４７】
本発明に係る光半導体装置としては、具体的には、例えば、発光ダイオード装置、半導体レーザー装置及びフォトカプラ等が挙げられる。このような光半導体装置は、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライト、照明、各種センサー、プリンター及びコピー機等の光源、車両用計測器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト並びにスイッチング素子等に好適に用いることができる。
【０１４８】
上記光半導体素子である発光素子としては、半導体を用いた発光素子であれば特に限定されず、例えば、上記発光素子が発光ダイオードである場合、例えば、基板上にＬＥＤ形式用半導体材料を積層した構造が挙げられる。この場合、半導体材料としては、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、及びＳｉＣ等が挙げられる。
【０１４９】
上記基板の材料としては、例えば、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、及びＧａＮ単結晶等が挙げられる。また、必要に応じ基板と半導体材料との間にバッファー層が形成されていてもよい。上記バッファー層の材料としては、例えば、ＧａＮ及びＡｌＮ等が挙げられる。
【０１５０】
図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置を示す正面断面図である。
【０１５１】
本実施形態の光半導体装置１は、接続対象部材であるハウジング２と、光半導体素子３とを有する。ハウジング２内にＬＥＤ素子である光半導体素子３が実装されている。この光半導体素子３の周囲を、ハウジング２の光反射性を有する内面２ａが取り囲んでいる。本実施形態では、光半導体により形成された発光素子として、光半導体素子３が用いられている。
【０１５２】
ハウジング２の内面２ａは、内面２ａの径が開口端に向かうにつれて大きくなるように形成されている。従って、光半導体素子３から発せられた光のうち、内面２ａに到達した光Ｂ１が内面２ａにより反射され、光半導体素子３の前方側に進行する。
【０１５３】
光半導体素子３は、ハウジング２に設けられたリード電極４に、ダイボンド材５を用いて接続されている。ダイボンド材５は、光半導体装置用ダイボンド材である。光半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とリード電極４とが、ボンディングワイヤー６により電気的に接続されている。光半導体素子３及びボンディングワイヤー６を封止するように、内面２ａで囲まれた領域内には、封止剤７が充填されている。
【０１５４】
ダイボンド材５は、光半導体素子３の底部からはみ出してその周囲を囲むように配置されてもよく、光半導体素子３の底部からはみ出さないように配置されてもよい。ダイボンド材５の厚みは、２〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１５５】
光半導体装置１では、光半導体素子３を駆動すると、破線Ａで示すように光が発せられる。この場合、光半導体素子３からリード電極４の上面とは反対側すなわち上方に照射される光だけでなく、ダイボンド材５に到達した光が矢印Ｂ２で示すように反射される光もある。
【０１５６】
なお、図１に示す構造は、本発明に係る光半導体装置の一例にすぎず、光半導体素子３の実装構造等には適宜変形され得る。
【０１５７】
以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
【０１５８】
（第１，第２のシリコーン樹脂）
第１，第２のシリコーン樹脂を以下のようにして合成した。
【０１５９】
（合成例１）第１のシリコーン樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた１０００ｍＬのセパラブルフラスコに、ジメチルメトキシシラン１２０ｇ、メチルトリメトキシシラン５４ｇ、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン４０ｇを入れ、５０℃で攪拌した。その中に、塩酸１．２ｇと水８３ｇとの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に５０℃で６時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン１５０ｇと酢酸エチル１５０ｇとを添加し、イオン交換水３００ｇで１０回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー（Ａ）を得た。
【０１６０】
得られたポリマー（Ａ）の数平均分子量（Ｍｎ）は１５００であった。２９Ｓｉ−ＮＭＲより化学構造を同定した結果、ポリマー（Ａ）は、下記の平均組成式（Ａ１）を有していた。
【０１６１】
（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．２０（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．５０（ＭｅＳｉＯ３／２）０．３０ …式（Ａ１）
上記式（Ａ１）中、Ｍｅはメチル基を示す。
【０１６２】
なお、合成例１及び合成例２〜３で得られた各ポリマーの分子量は、１０ｍｇにテトラヒドロフラン１ｍＬを加え、溶解するまで攪拌し、ＧＰＣ測定により測定した。ＧＰＣ測定では、Ｗａｔｅｒｓ社製の測定装置（カラム：昭和電工社製 Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ
ＬＦ−８０４（長さ３００ｍｍ）×２本、測定温度：４０℃、流速：１ｍＬ／ｍｉｎ、溶媒：テトラヒドロフラン、標準物質：ポリスチレン）を用いた。
【０１６３】
（合成例２）第１のシリコーン樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた１０００ｍＬのセパラブルフラスコに、メチルトリメトキシシラン２０４ｇ、ビニルメチルジメトキシシラン４０ｇ、及び１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン８０ｇを入れ、５０℃で攪拌した。その中に、塩酸１．２ｇと水１０２ｇとの溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に５０℃で６時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、減圧して揮発成分を除去してポリマーを得た。得られたポリマーにヘキサン１５０ｇと酢酸エチル１５０ｇとを添加し、イオン交換水３００ｇで１０回洗浄を行い、減圧して揮発成分を除去してポリマー（Ｂ）を得た。
【０１６４】
得られたポリマー（Ｂ）の数平均分子量（Ｍｎ）は１５００であった。２９Ｓｉ−ＮＭＲより化学構造を同定した結果、ポリマー（Ｂ）は、下記の平均組成式（Ｂ１）を有していた。
【０１６５】
（ＨＭｅ２ＳｉＯ１／２）０．４０（ＶｉＭｅＳｉＯ２／２）０．１０（ＭｅＳｉＯ３／２）０．５０ …式（Ｂ１）
上記式（Ｂ１）中、Ｍｅはメチル基、Ｖｉはビニル基を示す。
【０１６６】
（合成例３）第２のシリコーン樹脂の合成
温度計、滴下装置及び攪拌機を備えた１０００ｍＬのセパラブルフラスコに、トリメチルメトキシシラン４１ｇ、ジメチルジメトキシシラン７２ｇ、メチルトリメトキシシラン８１ｇ、及びビニルメチルジメトキシシラン５２ｇを入れ、５０℃で攪拌した。その中に、水酸化カリウム０．８ｇを水１１４ｇに溶かした溶液をゆっくりと滴下し、滴下後に５０℃で６時間攪拌し、反応させて、反応液を得た。次に、反応液に酢酸０．９ｇを加え、減圧して揮発成分を除去し、酢酸カリウムをろ過により除去して、ポリマー（Ｃ）を得た。
【０１６７】
得られたポリマー（Ｃ）の数平均分子量（Ｍｎ）は２０００であった。２９Ｓｉ−ＮＭＲより化学構造を同定した結果、ポリマー（Ｃ）は、下記の平均組成式（Ｃ１）を有していた。
【０１６８】
（Ｍｅ３ＳｉＯ１／２）０．２０（ＶｉＭｅＳｉＯ２／２）０．２０（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）０．３０（ＭｅＳｉＯ３／２）０．３０ …式（Ｃ１）
上記式（Ｃ１）中、Ｍｅはメチル基、Ｖｉはビニル基を示す。
【０１６９】
（フィラー）
実施例及び比較例では、下記のフィラーを用いた。
（１）銀（三井金属社製、熱伝導率４００Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径１μｍ、ＣＶ値７％）
（２）アルミナ（住友化学社製、熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径０．３μｍ、ＣＶ値５％）
（３）酸化亜鉛（ハクスイテック社製、熱伝導率２５Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径０．２μｍ、ＣＶ値８％）
（４）合成マグネサイト（神島化学社製、熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径２μｍ、ＣＶ値９％）
（５）シリカ（トクヤマ社製、熱伝導率２Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径１μｍ、ＣＶ値３％）
【０１７０】
（金属物質）
また、実施例及び比較例では、下記の金属物質を用いた。
（１）Ｓｎ−Ｂｉ（粉末状、三井金属社製、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径３μｍ、融点１４３℃）
（２）Ｓｎ−Ｚｎ（粉末状、三井金属社製、熱伝導率２５Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径４μｍ、融点１９５℃）
【０１７１】
（実施例１）
ポリマーＡ５重量部、ポリマーＣ５重量部、白金の１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン錯体（白金触媒）０．０２重量部、銀（三井金属社製、熱伝導率４００Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径１μｍ、ＣＶ値７％）６０重量部、及びＳｎ−Ｂｉ（粉末状、三井金属社製、熱伝導率３０Ｗ／ｍ・Ｋ、平均粒子径３μｍ）２０重量部を混合し、脱泡を行い、光半導体装置用ダイボンド材を得た。
【０１７２】
（実施例２〜６及び比較例１〜２）
使用した材料の種類及び配合量を、下記の表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、光半導体装置用ダイボンド材を得た。
【０１７３】
（評価）
（１）熱伝導率
実施例及び比較例で得られた各光半導体装置用ダイボンド材を１５０℃で３時間加熱し、硬化させ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ５０μｍの硬化物を得た。この硬化物を評価サンプルとした。
【０１７４】
得られた評価サンプルの熱伝導率を、京都電子工業社製熱伝導率計「迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００」を用いて測定した。
【０１７５】
（２）反射率
色彩色差計（コニカミノルタ社製、商品名「ＣＲ−４００」を用いて、上記（１）熱伝導率の評価で得られた評価サンプルの光の反射率Ｙ値（％）を測定した。
【０１７６】
（３）接着性（ダイシェア強度）
ＡｇメッキしたＣｕ基板上に、接着面積が３ｍｍ×３ｍｍになるように光半導体装置用ダイボンド材を塗布し、３ｍｍ角のＳｉチップを載せて、テストサンプルを得た。
【０１７７】
得られたテストサンプルを１５０℃で３時間加熱し、ダイボンド材を硬化させた。次に、ダイシェアテスター（アークテック社製、型番：ＤＡＧＥ ４０００）を用いて、３００μ／秒の速度で、１８５℃でのダイシェア強度を評価した。
【０１７８】
（４）塗布されたダイボンド材の厚みの均一性
ダイボンダー（キャノンマシナリー社製「ＢＥＳＴＥＭ−Ｄ０１Ｒ」）を用いて、銀メッキされた銅基板上に得られた光半導体装置用ダイボンド材を、厚みが５μｍでダイボンド材上に積層される光半導体素子（縦２００μｍ×横４００μｍ）の大きさとなるように塗布し、基板上にダイボンド材が塗布された塗布物を得た。
【０１７９】
得られた塗布物を観察し、塗布されたダイボンド材の厚みの均一性を下記の判定基準で判定した。
【０１８０】
［ダイボンド材の厚み均一性の判定基準］
○○：厚みの最大値と最小値の差が０．１μｍ以下
○：厚みの最大値と最小値の差が０．１μｍを超え、１μｍ以下
△：厚みの最大値と最小値の差が１μｍを超え、２μｍ以下
×：厚みの最大値と最小値の差が２μｍを超える
【０１８１】
結果を下記の表１に示す。
【０１８２】
【表１】
【符号の説明】
【０１８３】
１…光半導体装置
２…ハウジング
２ａ…内面
３…光半導体素子
４…リード電極
５…ダイボンド材
６…ボンディングワイヤー
７…封止剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、
珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、
ヒドロシリル化反応用触媒と、
熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、
熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含む、光半導体装置用ダイボンド材。
【請求項２】
前記フィラーは、白色のフィラーである、請求項１に記載の光半導体装置用ダイボンド材。
【請求項３】
前記フィラーが、前記熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含む、請求項１又は２に記載の光半導体装置用ダイボンド材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置用ダイボンド材と、
接続対象部材と、
前記光半導体装置用ダイボンド材を用いて前記接続対象部材に接続された光半導体素子とを備える、光半導体装置。
【請求項１】
珪素原子に結合した水素原子を有する第１のシリコーン樹脂と、
珪素原子に結合した水素原子を有さず、かつアルケニル基を有する第２のシリコーン樹脂と、
ヒドロシリル化反応用触媒と、
熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であるフィラーと、
熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつ融点が８０℃以上、２２０℃以下である金属物質とを含む、光半導体装置用ダイボンド材。
【請求項２】
前記フィラーは、白色のフィラーである、請求項１に記載の光半導体装置用ダイボンド材。
【請求項３】
前記フィラーが、前記熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ平均粒子径が０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であり、かつＣＶ値が１０％以下である球状のフィラーを含む、請求項１又は２に記載の光半導体装置用ダイボンド材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置用ダイボンド材と、
接続対象部材と、
前記光半導体装置用ダイボンド材を用いて前記接続対象部材に接続された光半導体素子とを備える、光半導体装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２２２３０９（Ｐ２０１２−２２２３０９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９７７０（Ｐ２０１１−８９７７０）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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