CN111278923A - 阻隔材形成用组合物、阻隔材及其制造方法、以及产品及其制造方法 - Google Patents

阻隔材形成用组合物、阻隔材及其制造方法、以及产品及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阻隔材形成用组合物,其包含硅烷低聚物,所述硅烷低聚物的至少一部分被金属醇盐修饰。

Description

阻隔材形成用组合物、阻隔材及其制造方法、以及产品及其制 造方法
技术领域
本发明涉及一种阻隔材形成用组合物、阻隔材及其制造方法、以及产品及其制造方法。
背景技术
一直以来,为了避免湿气混入至在电子部件中形成的空隙部,研究了利用阻隔膜等来密封电子部件。例如,专利文献1中记载了一种将具备无机氧化物层的阻隔膜层叠而成的阻隔膜层叠体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-093195号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,专利文献1中记载的阻隔膜层叠体由于为膜状因此能够适用的对象受到限制。
另外,用焊料等填埋电子部件的构件间而将空隙部密闭的方法也正在进行。但是,在该方法中,在侵入到空隙部的少量水分由于加热而膨胀的情况下,电子部件有可能被破坏,且在高温环境下的使用受到限制。
因此,本发明的目的在于提供一种阻隔材,其能够适用于各种形状的对象物,防湿性优异,且即使暴露于高温环境下也能够充分抑制由于侵入至内部的水分的膨胀而导致的破坏。本发明的另一个目的在于提供一种用于形成上述阻隔材的阻隔材形成用组合物。本发明又一个目的在于提供一种上述阻隔材的制造方法、具备上述阻隔材的产品、以及该产品的制造方法。
用于解决课题的方法
本发明提供一种阻隔材形成用组合物,其包含硅烷低聚物,上述硅烷低聚物的至少一部分被金属醇盐修饰。
这样的组合物通过涂布于对象物上并加热,能够容易地在对象物上形成防湿性优异的阻隔材。另外,所形成的阻隔材具有柔软性和脱湿性,即使在侵入至对象物内部的水分由于加热而膨胀的情况下,也能够充分抑制对象物的破坏。
在一个形态中,相对于上述硅烷低聚物中的硅原子的总数,与三个氧原子键合的硅原子和与四个氧原子键合的硅原子的合计数的比例可以大于或等于50%。
在一个形态中,上述硅烷低聚物可以具有与三个氧原子键合的硅原子。
一个形态涉及的组合物可以进一步含有硅烷单体。
在一个形态中,上述硅烷单体可以含有与三个或四个氧原子键合的硅原子。
在一个形态中,上述硅烷单体可以为选自由烷基三烷氧基硅烷、芳基三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷组成的组中的硅烷单体。
在一个形态中,上述硅烷单体的含量相对于硅烷低聚物100质量份可以小于或等于100质量份。
在一个形态中,上述金属醇盐可以为铝醇盐。
本发明还提供一种阻隔材形成用组合物的制造方法,其具备如下工序:第一工序,准备至少一部分被金属醇盐修饰的硅烷低聚物;和第二工序,将上述硅烷低聚物和硅烷单体混合而得到阻隔材形成用组合物。
在一个形态中,上述第一工序可以包含如下工序:使硅烷低聚物与金属醇盐反应,从而将上述硅烷低聚物的至少一部分用金属醇盐修饰。
在一个形态中,上述第一工序可以包含如下工序:使硅烷单体与金属醇盐反应,从而形成至少一部分被金属醇盐修饰了的硅烷低聚物。
本发明还提供一种阻隔材的制造方法,其具备如下工序:对上述阻隔材形成用组合物进行加热而形成阻隔材。
本发明还提供一种具有经防湿处理的构件的产品的制造方法。该制造方法可以具备如下工序:第一工序,在构件上涂布上述阻隔材形成用组合物;和第二工序,对所涂布的该组合物进行加热而在上述构件上形成阻隔材。
本发明还提供一种具有第一构件和与上述第一构件接合的第二构件、且上述第一构件与上述第二构件的接合部经防湿处理的产品的制造方法。该制造方法可以具备如下工序:第一工序,在第一构件与第二构件之间配置上述阻隔材形成用组合物;和第二工序,对该组合物进行加热而形成阻隔材,使上述第一构件与上述第二构件借助上述阻隔材进行接合。
本发明还提供一种具备防湿构件的产品的制造方法。提供一种制造方法,该制造方法具备如下工序:第一工序,对上述阻隔材形成用组合物进行加热而制作具有阻隔材的防湿构件;和第二工序,将包含上述防湿构件的多个构件组装。
本发明还提供一种阻隔材,其包含掺杂有金属原子的聚硅氧烷化合物,相对于上述聚硅氧烷化合物中的硅原子的总数,与三个氧原子键合的硅原子和与四个氧原子键合的硅原子的合计数的比例大于或等于50%。
在一个形态中,上述聚硅氧烷化合物可以含有与三个氧原子键合的硅原子。
一个形态涉及的阻隔材的上述聚硅氧烷化合物中的氧原子中的大于或等于90%可以与硅原子键合。
一个形态涉及的阻隔材的每25μm厚度的水蒸气透过率(40℃、95%RH)可以大于或等于1g/m2·day。
一个形态涉及的阻隔材的每1mm厚度的对于550nm的光的光透过率可以大于或等于95%。
本发明还提供一种产品,其具备构件和形成在上述构件上的上述阻隔材。
本发明还提供一种产品,其具备第一构件、第二构件、和设置在上述第一构件与上述第二构件之间的上述阻隔材,上述第一构件与上述第二构件借助上述阻隔材进行接合。
本发明进一步提供一种产品,其为包含防湿构件的多个构件的组装件,所述防湿构件具有上述阻隔材。
发明效果
根据本发明,提供一种阻隔材,其能够适用于各种形状的对象物,防湿性优异,且即使暴露于高温环境下也能够充分抑制由于侵入至内部的水分的膨胀而导致的破坏。本发明还能够提供一种用于形成上述阻隔材的阻隔材形成用组合物。本发明进一步能够提供上述阻隔材的制造方法、具备上述阻隔材的产品、和该产品的制造方法。
具体实施方式
以下,对本发明的优选实施方式进行说明。本说明书中,使用“~”来表示的数值范围表示包含“~”前后所记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。“A或B”只要包含A和B中的任一者即可,也可以两者均包含。本实施方式所例示的材料只要没有特别说明,就可以单独使用一种或组合两种以上来使用。
<阻隔材形成用组合物>
本实施方式涉及的阻隔材形成用组合物包含硅烷低聚物,该硅烷低聚物的至少一部分被金属醇盐修饰。
这样的组合物通过涂布于对象物上并加热,从而能够容易地在对象物上形成防湿性优异的阻隔材。另外,所形成的阻隔材具有柔软性和脱湿性,即使在侵入至对象物内部的水分由于加热而膨胀的情况下,通过阻隔材作为缓冲材发挥作用、或膨胀的水蒸气经由阻隔材逸出到外部,从而能够充分抑制对象物的破坏。
另外,阻隔材由于具有优异的防湿性和适度的脱湿性,因此在水分混入到用阻隔材密封的对象物的内部时,能够通过干燥来显著地减少内部的水分。
需要说明的是,本实施方式涉及的阻隔材形成用组合物例如可以为液态也可以为糊状。从容易涂布在对象物上的观点考虑,阻隔材形成用组合物优选为液态组合物。
硅烷低聚物为硅烷单体的聚合物,具有多个硅原子经由氧原子连结的结构。本说明书中,硅烷低聚物表示分子量小于或等于100000的聚合物。
本说明书中,所谓被金属醇盐修饰的硅烷低聚物是指通过硅烷低聚物与金属醇盐的反应所形成的化合物,也可以说是具有源自硅烷低聚物的硅原子和源自金属醇盐的金属原子经由氧原子键合的结构的化合物。
被金属醇盐修饰的硅烷低聚物(以下,有时称为“修饰硅烷低聚物”)可以是硅烷低聚物与金属醇盐的反应物,也可以是硅烷单体与金属醇盐的反应物。在后者的情况下,可以是与金属醇盐反应的硅烷单体进一步与其他硅烷单体反应而形成了硅烷低聚物结构的反应物,也可以是使通过硅烷单体彼此的反应所形成的硅烷低聚物与金属醇盐反应得到的反应物。
需要说明的是,本实施方式涉及的组合物不需要组合物中所含的所有硅烷低聚物都被金属醇盐修饰,只要硅烷低聚物的至少一部分被金属醇盐修饰即可。
硅烷低聚物中所含的硅原子可以区分为与一个氧原子键合的硅原子(M单元)、与两个氧原子键合的硅原子(D单元)、与三个氧原子键合的硅原子(T单元)和与四个氧原子键合的硅原子(Q单元)。作为M单元、D单元、T单元和Q单元,可以分别例示以下式(M)、(D)、(T)和(Q)。
[化1]
Figure BDA0002470934840000051
上述式中,R表示与硅键合的除氧原子以外的原子(氢原子等)或原子团(烷基等)。关于这些单元的含量的信息可以通过Si-NMR得到。
在硅烷低聚物中,T单元和Q单元的合计数相对于硅原子的总数的比例优选大于或等于50%,更优选大于或等于70%,进一步优选大于或等于90%,也可以是100%。根据这样的硅烷低聚物,能够得到防湿性更加优异的阻隔材。
在优选的一个形态中,硅烷低聚物优选含有T单元。硅烷低聚物中的T单元的含量相对于硅原子的总数例如大于或等于10%,优选大于或等于20%、大于或等于30%、大于或等于40%、大于或等于50%、大于或等于70%、大于或等于80%或大于或等于90%,也可以为100%。这样的硅烷低聚物存在柔软性和脱湿性进一步提高的倾向。
在优选的另一个形态中,硅烷低聚物中的Q单元的含量相对于硅原子的总数例如大于或等于50%,优选大于或等于70%,更优选大于或等于80%,进一步优选大于或等于90%,也可以为100%。这样的硅烷低聚物存在防湿性和透明性进一步提高的倾向。
关于硅烷低聚物,优选具有烷基或芳基作为上述式(M)、(D)、(T)和(Q)中的R。
作为烷基,优选碳原子数小于或等于6的烷基,更优选碳原子数小于或等于4的烷基。作为烷基的具体例子,可列举甲基、乙基、丙基、丁基等,这些中优选为甲基、乙氧基、丙基,更优选为甲基。
作为芳基,可列举苯基、取代苯基等。作为取代苯基的取代基,可列举烷基、乙烯基、巯基、氨基、硝基、氰基等。作为芳基,优选为苯基。
硅烷低聚物的重均分子量例如可以大于或等于400,优选大于或等于600,更优选大于或等于1000。另外,硅烷低聚物的重均分子量例如可以小于或等于30000,优选小于或等于10000,更优选小于或等于6000。如果硅烷低聚物的重均分子量大,则存在柔软性和脱湿性进一步提高的倾向,如果小,则存在防湿性和透明性进一步提高的倾向。需要说明的是,本说明书中,硅烷低聚物的重均分子量表示通过凝胶渗透色谱(GPC)测得的由聚苯乙烯换算来显示的重均分子量的值。
金属醇盐例如可以由M(OR1)n表示。M表示n价的金属原子,R1表示烷基。n表示大于或等于1的正数。
n优选为2~5,更优选为3~4。
作为M,可列举铝、钛、锆、铌等,这些中优选为铝、钛、锆,更优选为铝。即,作为金属醇盐,可列举铝醇盐、钛醇盐、锆醇盐、铌醇盐等,这些中优选为铝醇盐、钛醇盐、锆醇盐,更优选为铝醇盐。
作为R1,优选为碳原子数1~6的烷基,更优选为碳原子数2~4的烷基。作为R1的烷基的具体例子,可列举甲基、乙基、丙基、丁基等,这些中优选为乙基、丙基、丁基,更优选为丙基、丁基。
本实施方式涉及的组合物可以包含将硅烷低聚物用相对于该硅烷低聚物100质量份为0.1~50质量份的金属醇盐进行修饰而得到的修饰硅烷低聚物。金属醇盐的量相对于硅烷低聚物100质量份优选大于或等于1质量份,更优选大于或等于5质量份,优选小于或等于30质量份,更优选小于或等于20质量份。如果金属醇盐的量多,则存在固化性变得更加良好的倾向,通过减少金属醇盐的量,从而存在透明性进一步提高的倾向。
本实施方式涉及的组合物可以进一步包含硅烷单体。通过配合硅烷单体,从而能够调节例如阻隔材中的T单元和Q单元的含量,能够根据用途对阻隔材赋予透明性、柔软性等效果。另外,通过配合硅烷单体,从而存在得到防湿性更加优异的阻隔材的倾向。
硅烷单体的含量没有特别限制,但相对于硅烷低聚物100质量份,例如可以大于或等于10质量份,优选大于或等于20质量份,更优选大于或等于30质量份。由此能够更加显著地实现上述效果。另外,硅烷单体的含量例如可以小于或等于100质量份,可以小于或等于60质量份,优选小于或等于50质量份,更优选小于或等于40质量份。通过设为这样的范围,从而存在固化性变得良好的倾向。需要说明的是,本说明书中,所谓“硅烷低聚物100质量份”,是指不含将硅烷低聚物进行修饰的金属醇盐的质量,而是将修饰硅烷低聚物的硅烷低聚物部分和未修饰硅烷低聚物的合计量设为100质量份。
作为硅烷单体,可以适宜地使用含有与三个氧原子键合的硅原子的三官能单体、和含有与四个氧原子键合的硅原子的四官能单体。
作为三官能单体,可列举烷基三烷氧基硅烷、芳基三烷氧基硅烷等。烷基三烷氧基硅烷为在硅原子上键合有一个烷基和三个烷氧基的硅烷化合物。另外,芳基三烷氧基硅烷为在硅原子上键合有一个芳基和三个烷氧基的硅烷化合物。
作为烷基三烷氧基硅烷的烷基,优选为碳原子数小于或等于6的烷基,更优选为碳原子数小于或等于4的烷基。作为烷基的具体例子,可列举甲基、乙基、丙基、丁基等,这些中优选为甲基、乙基、丙基,更优选为甲基。另外,作为烷基三烷氧基硅烷的烷氧基,优选为碳原子数小于或等于6的烷氧基,更优选为碳原子数小于或等于4的烷氧基。作为烷氧基的具体例子,可列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等,这些中优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基,更优选为甲氧基、乙氧基。
作为芳基三烷氧基硅烷的芳基,可列举苯基、取代苯基等。作为取代苯基的取代基,可列举烷基、乙烯基、巯基、氨基、硝基、氰基等。作为该芳基,优选苯基。另外,作为芳基三烷氧基硅烷的烷氧基,优选为碳原子数小于或等于6的烷氧基,更优选为碳原子数小于或等于4的烷氧基。作为烷氧基的具体例子,可列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等,这些中优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基,更优选为甲氧基、乙氧基。
作为三官能单体的具体例子,可列举甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷等。
作为四官能单体,可列举四烷氧基硅烷等。四烷氧基硅烷为在硅原子上键合有四个烷氧基的硅烷化合物。
作为四烷氧基硅烷的烷氧基,优选为碳原子数小于或等于6的烷氧基,更优选为碳原子数小于或等于4的烷氧基。作为烷氧基的具体例子,可列举甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等,这些中优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基,更优选甲氧基、乙氧基。
作为四官能单体的具体例子,可列举四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷等。
本实施方式涉及的组合物可以进一步包含液态介质。作为液态介质,可列举水和有机溶剂。
作为有机溶剂,例如可列举醇类、醚类、酮类、酯类、烃类等。另外,除这些以外,也可以使用乙腈、乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。
在优选的一个形态中,组合物可以包含水和醇类作为液态介质。通过使用这样的液态介质,从而容易得到透明性优异的阻隔材。
作为醇类,优选为能够通过阻隔材形成时的加热而汽化的醇。作为醇类,例如优选为碳原子数小于或等于6的醇类,更优选为碳原子数1~4的醇类。
作为醇类,例如也可以使用与金属醇盐的烷氧基对应的醇类。即,例如金属醇盐具有叔丁氧基时,作为醇类可以使用叔丁醇。由此,存在透明性进一步提高的倾向。
液态介质的含量没有特别限制,例如可以设为成为适于组合物涂布的粘度的含量。组合物的粘度没有特别限制,可以根据所制作的阻隔材的厚度、涂布方法、对象物的形状等适当调节。
组合物在25℃时的粘度例如可以为1~6000mPa·s,优选为5~3000mPa·s。根据这样的组合物,在对象物上的涂布和在对象物上形成阻隔材变得更加容易。
在本实施方式涉及的组合物中,源自金属醇盐的金属原子M相对于源自硅烷低聚物和硅烷单体的硅原子的总数的摩尔比(M/Si)例如可以大于或等于0.0001,优选大于或等于0.001。由此,存在固化性变得更加良好的倾向。另外,上述摩尔比(M/Si)例如可以小于或等于0.5,优选小于或等于0.2。由此,存在透明性进一步提高的倾向。
本实施方式涉及的组合物可以进一步含有固化催化剂。固化催化剂只要是促进硅烷低聚物和硅烷单体的聚合反应的催化剂即可,没有特别限制。
作为固化催化剂,例如可列举包含盐酸、硝酸、硫酸、乙酸、磷酸等的酸催化剂;包含锡、钛、铝、锌、铁、钴、锰等的金属催化剂;包含脂肪族胺、氢氧化铵、氢氧化四乙铵、碳酸钠、氢氧化钠等的碱催化剂等。
固化催化剂的含量例如相对于硅烷低聚物100质量份可以大于或等于0.1质量份,优选大于或等于1质量份,可以小于或等于20质量份,优选小于或等于10质量份。
本实施方式涉及的组合物可以进一步含有除上述以外的其他成分。作为其他成分,例如可列举在分子结构中具有羟基的树脂、金属氧化物粒子、金属氧化物纤维等。作为在分子结构中具有羟基的树脂,例如可列举聚乙烯醇等。另外,作为金属氧化物粒子,例如可列举二氧化硅粒子、氧化铝粒子等,这些粒子优选为纳米尺寸(例如粒径大于或等于1nm且小于1000nm)(即,优选为纳米二氧化硅粒子、纳米氧化铝粒子。)。作为金属氧化物纤维,例如可列举氧化铝纤维等,这些金属氧化物纤维的纤维直径优选为纳米尺寸(例如纤维直径大于或等于1nm且小于1000nm)(即,优选为氧化铝纳米纤维。)。
上述其他成分的含量只要是能够得到上述效果的范围就没有特别限制,例如相对于硅烷低聚物100质量份可以小于或等于50质量份,优选小于或等于40质量份。另外,上述其他成分的含量相对于硅烷低聚物100质量份,例如可以大于或等于10质量份,也可以大于或等于20质量份。
作为本实施方式涉及的组合物的制造方法,可列举以下方法。
<组合物的制造方法1>
本制造方法具备修饰工序,即:使硅烷低聚物与金属醇盐反应而将硅烷低聚物的至少一部分用金属醇盐进行修饰。在该修饰工序中,金属醇盐与硅烷低聚物反应而形成金属原子-氧原子-硅原子键。
上述反应可以在液态介质中进行。作为液态介质,可以例示与上述相同的液态介质。液态介质的量没有特别限制,例如可以为反应液中的硅烷低聚物的浓度成为50~99质量%(优选80~95质量%)的量。
上述反应的反应条件没有特别限制。例如,上述反应的反应温度可以为60~100℃,也可以为70~90℃。另外,上述反应的反应时间例如可以为0.5~5.0小时,可以为1.0~3.0小时。
本制造方法可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加硅烷低聚物的工序。由此,能够得到含有被金属醇盐修饰的硅烷低聚物和未修饰的硅烷低聚物的组合物。
本制造方法可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加硅烷单体的工序。即,本制造方法可以为具备如下工序的方法,即:第一工序,准备至少一部分被金属醇盐修饰的硅烷低聚物;和第二工序,将修饰硅烷低聚物和硅烷单体混合而得到阻隔材形成用组合物,第一工序也可以为上述修饰工序。由此,能够得到含有硅烷单体的组合物。
此外,本制造方法还可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加其他成分的工序。此外,本制造方法还可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加液态介质的工序、或将修饰工序后的反应液中的液态介质置换为其他液态介质的工序。通过这些工序,能够由修饰工序后的反应液调制出上述组合物的各种形态。
<组合物的制造方法2>
本制造方法具备修饰工序,即:使硅烷单体与金属醇盐反应,从而形成至少一部分被金属醇盐修饰的硅烷低聚物。在修饰工序中,可以通过硅烷单体的聚合而形成硅烷低聚物,对所形成的硅烷低聚物用金属醇盐进行修饰。另外,在修饰工序中,也可以利用金属醇盐对硅烷单体进行修饰后,通过被修饰了的硅烷单体与其他硅烷单体的反应而形成硅烷低聚物部分。
上述反应可以在液态介质中进行。作为液态介质,可以例示与上述相同的液态介质。液态介质的量没有特别限制,例如可以为反应液中的硅烷单体的浓度成为50~99质量%(优选80~95质量%)的量。
上述反应的反应条件没有特别限制。例如,上述反应的反应温度可以为60~100℃,可以为70~90℃。另外,上述反应的反应时间例如可以为0.5~5.0小时,可以为1.0~3.0小时。
本制造方法可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加硅烷低聚物的工序。由此,能够得到含有被金属醇盐修饰了的硅烷低聚物和未修饰的硅烷低聚物的组合物。
本制造方法可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加硅烷单体的工序。即,本制造方法可以为具备如下工序的方法,即:第一工序,准备至少一部分被金属醇盐修饰了的硅烷低聚物;和第二工序,将修饰硅烷低聚物和硅烷单体混合而得到阻隔材形成用组合物,第一工序可以为上述修饰工序。由此,能够得到含有硅烷单体的组合物。
此外,本制造方法还可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加其他成分的工序。此外,本制造方法还可以进一步具备向修饰工序后的反应液中添加液态介质的工序、或将修饰工序后的反应液中的液态介质置换为其他液态介质的工序。通过这些工序,能够由修饰工序后的反应液调制出上述组合物的各种形态。
<阻隔材>
本实施方式涉及的阻隔材包含掺杂有金属原子的聚硅氧烷化合物。该阻隔材可以是对上述的阻隔材形成用组合物进行加热来形成的阻隔材。通过该加热,组合物中的硅烷低聚物和硅烷单体进行聚合而形成聚硅氧烷化合物。这时,由于硅烷低聚物被金属醇盐修饰,因此在所形成的聚硅氧烷化合物中掺杂有源自金属醇盐的金属原子。
聚硅氧烷化合物具有硅氧烷骨架。另外,在聚硅氧烷化合物中,金属原子经由氧原子与构成聚硅氧烷骨架的硅原子键合。
聚硅氧烷化合物中所含的硅原子可以区分为与一个氧原子键合的硅原子(M单元)、与两个氧原子键合的硅原子(D单元)、与三个氧原子键合的硅原子(T单元)和与四个氧原子键合的硅原子(Q单元)。作为M单元、D单元、T单元和Q单元,可以分别例示上述式(M)、(D)、(T)和(Q)。
在聚硅氧烷化合物中,T单元和Q单元的合计数相对于硅原子的总数的比例优选大于或等于50%,更优选大于或等于70%,进一步优选大于或等于90%,也可以为100%。根据这样的聚硅氧烷化合物,阻隔材的防湿性进一步提高。
在优选的一个形态中,聚硅氧烷化合物优选含有T单元。聚硅氧烷化合物中的T单元的含量相对于硅原子的总数例如可以大于或等于10%、大于或等于20%、大于或等于30%、大于或等于40%或大于或等于50%,优选大于或等于70%,更优选大于或等于80%,进一步优选大于或等于90%,也可以为100%。根据这样的聚硅氧烷化合物,存在柔软性和脱湿性进一步提高的倾向。
在优选的另一个形态中,聚硅氧烷化合物中的Q单元的含量相对于硅原子的总数例如可以大于或等于50%,优选大于或等于70%,更优选大于或等于80%,进一步优选大于或等于90%,也可以为100%。根据这样的聚硅氧烷化合物,存在防湿性和透明性进一步提高的倾向。
在聚硅氧烷化合物中,金属原子M相对于硅原子(Si)的总数的摩尔比(M/Si)例如可以大于或等于0.0001,优选大于或等于0.001。由此,存在固化性变得更加良好的倾向。另外,上述摩尔比(M/Si)例如可以小于或等于0.5,优选小于或等于0.2。由此,存在透明性变得更加良好的倾向。
聚硅氧烷化合物优选氧原子的大部分与至少一个硅原子键合。由于聚硅氧烷化合物中醇羟基(C-OH)、醚键(C-O-C)等少,从而存在防湿性和脱湿性进一步提高的倾向。例如,优选聚硅氧烷化合物中的氧原子中,例如大于或等于90%与硅原子键合,优选大于或等于95%与硅原子键合,进一步优选大于或等于99%与硅原子键合。
阻隔材具有低水蒸气透过率,防湿性优异。每25μm厚度的阻隔材的水蒸气透过率(40℃、95%RH)例如可以小于或等于600g/m2·day,优选小于或等于300g/m2·day,进一步优选小于或等于100g/m2·day。
另外,每25μm厚度的阻隔材的水蒸气透过率(40℃、95%RH)例如可以大于或等于1g/m2·day,优选大于或等于10g/m2·day。这样的阻隔材具有脱湿性,即使在高温环境下使用也能够充分抑制由于侵入至内部的水分的膨胀而导致的破坏。需要说明的是,阻隔材的水蒸气透过率表示依据JIS K7129通过湿敏传感器法(Lyssy法)的方法测定的值。
阻隔材也可以具有透明性。这样的阻隔材能够适宜地用作要求透明性的用途,例如用作在图像传感器封装中被覆在图像传感器上的被覆材。需要说明的是,在这里,所谓具有透明性,是指每1mm厚度的可见光透过率(550nm的光透过率)大于或等于95%。
阻隔材的每1mm厚度的可见光透过率(550nm的光透过率)优选大于或等于95%,更优选大于或等于97%,进一步优选大于或等于99%。阻隔材的可见光透过率可通过分光光度计来测定。
阻隔材的形状没有特别限制。阻隔材例如可以成型为膜状,这样的阻隔材能够用作防湿阻隔膜。另外,阻隔材可以按照填充构件间的空隙的方式形成,在这种情况下,能够防止湿气从该空隙侵入。另外,阻隔材可以按照被覆构件的方式形成,在这种情况下,能够防止构件与湿气的接触。
<阻隔材的制造方法>
本实施方式涉及的阻隔材的制造方法具备:对上述组合物进行加热而形成阻隔材的加热工序。在该制造方法中,通过加热,组合物中的硅烷低聚物与硅烷单体进行聚合而形成聚硅氧烷化合物。这时,在上述组合物中由于硅烷低聚物的至少一部分被金属醇盐修饰,因此在聚硅氧烷化合物中掺杂有源自该金属醇盐的金属原子。
在加热工序中,可以通过加热而除去组合物中的液体介质。即,加热工序可以为通过组合物的加热干燥而形成包含聚硅氧烷化合物的阻隔材的工序。
加热工序中的加热温度没有特别限制,只要是硅烷低聚物能够聚合的温度即可。另外,在组合物包含液态介质的情况下,加热温度优选为使液态介质挥发的温度。加热温度例如可以大于或等于70℃,优选大于或等于100℃。另外,加热温度例如可以小于或等于200℃,优选小于或等于170℃。
本制造方法可以进一步具备涂布组合物的涂布工序。这时,加热工序可以指对所涂布的组合物进行加热的工序。
组合物的涂布方法没有特别限制,可以根据所涂布的对象物的形状、阻隔材的厚度等适当变更。
在本制造方法中,可以在想要赋予防湿性的对象物上涂布组合物从而在该对象物上形成阻隔材。另外,在本制造方法中,也可以在制造预定形状的阻隔材后,将所制造的阻隔材应用于对象物上。
<阻隔材的用途>
本实施方式涉及的阻隔材的用途没有特别限制,可以适宜地应用于要求防湿性的各种用途。例如,阻隔材可以适宜地用作电子部件用防湿阻隔材。
本实施方式涉及的阻隔材在高温环境下(例如大于或等于100℃)也能够充分地抑制由于侵入至内部的水分的膨胀而导致的破坏。作为阻隔材,例如可以适宜地用于在高温环境下使用的电子部件用防湿阻隔材、安装时经历高温工序的电子部件用防湿阻隔材等用途。具体地说,可以适宜地用作例如功率半导体用防湿阻隔材、图像传感器用防湿阻隔材、显示器用防湿阻隔材等。
以下,对阻隔材的用途的优选的一个方式进行详细说明,但阻隔材的用途不限于以下例子。
<用途例1>
一个形态涉及的用途涉及具有经防湿处理的构件的产品。这样的产品具备构件和形成于构件上的阻隔材。阻隔材可以形成于一个构件上,也可以形成于多个构件上。阻隔材例如可以按照被覆一个或多个构件的方式形成,也可以按照被覆两个构件间的接合部的方式形成。
这样的产品通过具备如下工序的制造方法来制造,即:第一工序,在构件上涂布上述阻隔材形成用组合物;和第二工序,对所涂布的组合物进行加热而在构件上形成阻隔材。
作为这种用途的具体例子,例如可列举以下电子部件。
(电子部件A-1)
一个形态涉及的电子部件具备基板、防护玻璃、配置在基板和防护玻璃之间的图像传感器、将防护玻璃和图像传感器支撑在基板上的支撑构件、以及设置在防护玻璃与支撑构件的接合部上的上述阻隔材。
上述阻隔材的防湿性优异,而且,即使在高温环境下使用也能够充分抑制由于侵入至内部的水分的膨胀而导致的破坏。因此,上述电子部件的耐湿性优异,而且,即使在湿气侵入防护玻璃和基板之间的空隙的情况下,也能够充分防止由于该湿气的膨胀而导致的防护玻璃、支撑构件等的破损。
这样的电子部件例如可以通过具备如下工序的制造方法来制造,即:涂布工序,在支撑构件与防护玻璃的接合部上涂布阻隔材形成用组合物;和阻隔材形成工序,对所涂布的组合物进行加热而在接合部上形成阻隔材。
(电子部件A-2)
一个形态涉及的电子部件具备基板、配置在基板上的图像传感器、和设置在图像传感器上的上述阻隔材。
上述阻隔材能够制成防湿性和透明性优异的材料。因此,上述阻隔材也能够适宜地用作密封图像传感器的密封材。这样的电子部件由于不使用防护玻璃也能够构成图像传感器封装,因此能够期待部件尺寸的缩小化、操作性的提高等。
在该用途中,每1mm厚度的阻隔材的可见光透过率(550nm)优选大于或等于95%,更优选大于或等于97%,进一步优选大于或等于99%。
这样的电子部件例如可以通过具备如下工序的制造方法来制造,即:涂布工序,在图像传感器上涂布阻隔材形成用组合物;和阻隔材形成工序,对所涂布的组合物进行加热而在图像传感器上形成阻隔材。
<用途例2>
一个形态涉及的用途涉及具有第一构件和与第一构件接合的第二构件、且第一构件与第二构件的接合部经防湿处理的产品。这样的产品具备第一构件、第二构件、设置在第一构件与第二构件之间的阻隔材,第一构件和第二构件借助阻隔材进行接合。
这样的产品可以通过具备如下工序的制造方法来制造,即:第一工序,在第一构件与第二构件之间配置阻隔材形成用组合物;和第二工序,对该组合物进行加热而形成阻隔材,使第一构件与第二构件借助阻隔材进行接合。
作为这种用途的具体例子,例如可列举以下电子部件。
(电子部件B-1)
一个形态涉及的电子部件具备基板、防护玻璃、配置在基板和防护玻璃之间的图像传感器、将防护玻璃和图像传感器支撑在基板上的支撑构件、以及将防护玻璃和支撑构件接合的阻隔材。
上述阻隔材的防湿性优异,而且,即使在高温环境下使用也能够充分抑制由于侵入至内部的水分的膨胀而导致的破坏。因此,上述电子部件的耐湿性优异,而且,即使在湿气侵入防护玻璃和基板之间的空隙的情况下,也能够充分防止由于该湿气的膨胀而导致的防护玻璃、支撑构件等的破损。
这样的电子部件例如可以通过具备如下工序的制造方法来制造,即:在支撑构件与防护玻璃之间配置阻隔材形成用组合物的工序;和对该组合物进行加热而形成阻隔材,使支撑构件与防护玻璃借助阻隔材进行接合的工序。
<用途例3>
一个形态涉及的用途涉及具备防湿构件的产品。这样的产品具备由阻隔材构成的防湿构件,例如可以为包含该防湿构件的多个构件的组装品。
这样的产品可以通过具备如下工序的制造方法来制造,即:第一工序,对上述阻隔材形成用组合物进行加热而制作由阻隔材构成的防湿构件;和第二工序,将包含防湿构件的多个构件组装。
作为这种用途的具体例子,例如可列举以下电子部件。
(电子部件C-1)
一个形态涉及的电子部件具备基板、选自由MEMS传感器、无线模块和相机模块组成的组中的至少一种部件、和具有阻隔材的防湿构件。
上述阻隔材的防湿性和脱湿性优异。因此,上述电子部件的耐湿性优异,且能够充分防止由于吸湿导致的传感特性的降低。
这样的电子部件例如可以通过具备如下工序的制造方法来制造,即:通过对阻隔材形成用组合物进行加热而制作具有阻隔材的防湿构件的工序;和将包含防湿构件的多个构件组装的工序。这里,阻隔材可以与上述基板和上述部件独立地形成,也可以通过对涂布于上述部件上的阻隔材形成用组合物进行加热而与上述部件形成为一体。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明不限于上述实施方式。
实施例
以下,通过实施例更具体地说明本发明,但本发明不限于实施例。
(实施例1)
[阻隔材形成用组合物1]
将3.8质量份仲丁醇铝(松本精细化工株式会社制,产品名:AL-3001,以下简称为“AL-3001”)、7.6质量份叔丁醇(和光纯药工业株式会社制)、0.3质量份水、64.9质量份硅烷低聚物(迈图公司制,产品名:XR31-B1410)进行混合后,于70℃反应1小时。接着,混合23.4质量份甲基三甲氧基硅烷(信越化学工业株式会社制,产品名:KBM-13,以下简称“MTMS”),得到阻隔材形成用组合物1。
[带阻隔材的评价基板1]
通过将厚度0.4mm的覆铜层叠板MCL-E-705G(日立化成株式会社制,产品名)的一面遮蔽,并浸渍于铜蚀刻液中,从而制作除去了一面的铜箔的40mm见方的基础基板。接着,将阻隔材形成用组合物1按照干燥后的厚度成为35μm的方式涂布于上述基础基板的除去了铜箔的表面上,在150℃干燥4小时。由此,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板1。
(实施例2)
[阻隔材形成用组合物2]
将3.8质量份AL-3001、7.6质量份叔丁醇、0.3质量份水、64.9质量份硅烷低聚物(迈图公司制,产品名:XR31-B2733)混合后,于70℃反应1小时。接着,混合23.4质量份四乙氧基硅烷(和光纯药工业株式会社制,以下简称“TEOS”),得到阻隔材形成用组合物2。
[带阻隔材的评价基板2]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物2以外,与实施例1同样地操作,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板2。
(实施例3)
[阻隔材形成用组合物3]
除了混合23.4质量份MTMS来代替TEOS以外,与实施例2同样地操作,得到阻隔材形成用组合物3。
[带阻隔材的评价基板3]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物3以外,与实施例1同样地操作,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板3。
(实施例4)
[阻隔材形成用组合物4]
将3.8质量份AL-3001、7.6质量份叔丁醇、0.3质量份水、64.9质量份硅烷低聚物(迈图公司制,产品名:TSR-165)混合后,于70℃反应1小时。接着,混合23.4质量份TEOS,从而得到阻隔材形成用组合物4。
[带阻隔材的评价基板4]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物4以外,与实施例1同样地操作,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板4。
(实施例5)
[阻隔材形成用组合物5]
除了混合23.4质量份TEOS来代替MTMS,并进一步混合2.0质量份作为固化催化剂的CR15(迈图公司制,产品名)以外,与实施例1同样地操作,得到阻隔材形成用组合物5。
[带阻隔材的评价基板5]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物5以外,与实施例1同样地操作,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板5。
(实施例6)
[阻隔材形成用组合物6]
在实施例2的阻隔材形成用组合物2中进一步混合2.0质量份固化催化剂(CR15),得到阻隔材形成用组合物6。
[带阻隔材的评价基板6]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物6以外,与实施例1同样地操作,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板6。
(实施例7)
[阻隔材形成用组合物7]
在实施例3的阻隔材形成用组合物3中进一步混合2.0质量份固化催化剂(CR15),得到阻隔材形成用组合物7。
[带阻隔材的评价基板7]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物7以外,与实施例1同样地操作,在基板上形成阻隔材,得到带阻隔材的评价基板7。
(实施例8)
[阻隔材形成用组合物8]
除了混合23.4质量份硅酸甲酯MS53A(COLCOAT株式会社制,产品名)来代替TEOS以外,与实施例2同样地操作而得到阻隔材形成用组合物8。
[带阻隔材的评价基板8]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物8以外,与实施例1同样地操作,得到带阻隔材的评价基板8。
(实施例9)
[阻隔材形成用组合物9]
将3.8质量份AL-3001、7.6质量份叔丁醇、0.3质量份水、64.9质量份MTMS混合后,于70℃反应1小时。接着,混合23.4质量份TEOS,进一步混合2.0质量份固化催化剂(CR15),得到阻隔材形成用组合物9。
[带阻隔材的评价基板9]
除了将阻隔材形成用组合物1变更为阻隔材形成用组合物9以外,与实施例1同样地操作,得到带阻隔材的评价基板9。
(比较例1)
[比较评价基板1]
将厚度0.4mm、40mm见方的覆铜层叠板MCL-E-705G作为比较例1的评价基板(比较评价基板1)。
(比较例2)
[比较评价基板2]
将通过实施例1中记载的方法制作的基础基板作为比较例2的评价基板(比较评价基板2)。
对于实施例和比较例中得到的评价基板,通过以下方法进行恒温恒湿下的吸水率和高温下的脱湿率的测定,并进行了评价。将结果示于表1中。
<(1)恒温恒湿下的吸水率的测定>
使用安全烘箱(爱斯佩克株式会社制,产品名:SPHH-202),将评价基板在130℃干燥1小时,得到测定样品。测定所得到的测定样品的质量,求出初期质量m1。接着,使用恒温恒湿槽(株式会社加藤制,产品名:SE-44CI-A),在85℃/85%RH的气氛下处理100小时,从而得到恒温恒湿处理后的样品。测定恒温恒湿处理后的测定样品的质量,求出恒温恒湿处理后的质量m2。根据初期质量m1和恒温恒湿处理后的质量m2,通过下述式求出吸水率QA(%)。
QA=100×(m1-m2)/m2
<(2)高温下的脱湿率的测定>
使用安全烘箱(爱斯佩克株式会社制,产品名:SPHH-202),将上述(1)的恒温恒湿处理后的测定样品在130℃干燥1小时,得到高温处理后的测定样品。测定高温处理后的测定样品的质量m3,根据上述m1、m2和m3,通过下述式求出脱湿率QD(%)。
QD=100×{1-(m3-m2)/(m1-m2)}
[表1]
吸水率 脱湿率
实施例1 0.26 98.4
实施例2 0.21 98.6
实施例3 0.29 98.4
实施例4 0.24 98.2
实施例5 0.20 98.6
实施例6 0.20 98.8
实施例7 0.27 98.6
实施例8 0.19 98.8
实施例9 0.20 98.6
比较例1 0.09 66.6
比较例2 0.46 65.2
从实施例1~9与比较例2的比较可确认:通过实施例1~9的阻隔材,充分抑制了恒温恒湿下的吸水率,实施例1~9的阻隔材具有优异的防湿性。另外,从实施例1~9与比较例1的比较可确认:实施例1~9的阻隔材与用铜板被覆的情况相比,使内部的水分逸出到外部的脱湿率优异。
另外,若对测定脱湿率后的吸水率进行比较,则比较例1为约0.03%,而相对于此,实施例1~9均小于0.005%,因此可确认在使用实施例1~9的阻隔材的情况下,能够通过干燥显著地减少内部的水分。
需要说明的是,对于实施例1~9中形成的阻隔材,测定了每1mm厚度的对于550nm的光的光透过率,结果在任一实施例中均大于或等于95%。

Claims (22)

1.一种阻隔材形成用组合物,其包含硅烷低聚物,
所述硅烷低聚物的至少一部分被金属醇盐修饰。
2.根据权利要求1所述的组合物,相对于所述硅烷低聚物中的硅原子的总数,与三个氧原子键合的硅原子和与四个氧原子键合的硅原子的合计数的比例大于或等于50%。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,所述硅烷低聚物含有与三个氧原子键合的硅原子。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的组合物,其进一步包含硅烷单体。
5.根据权利要求4所述的组合物,所述硅烷单体含有与三个或四个氧原子键合的硅原子。
6.根据权利要求4或5所述的组合物,所述硅烷单体从由烷基三烷氧基硅烷、芳基三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷组成的组中选择。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的组合物,所述硅烷单体的含量相对于硅烷低聚物100质量份小于或等于100质量份。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的组合物,所述金属醇盐为铝醇盐。
9.一种阻隔材形成用组合物的制造方法,其具备如下工序:
第一工序,准备至少一部分被金属醇盐修饰的硅烷低聚物;和
第二工序,将所述硅烷低聚物和硅烷单体混合而得到阻隔材形成用组合物。
10.根据权利要求9所述的制造方法,所述第一工序包含如下工序:使硅烷低聚物与金属醇盐反应,从而将所述硅烷低聚物的至少一部分用金属醇盐修饰。
11.根据权利要求9所述的制造方法,所述第一工序包含如下工序:使硅烷单体与金属醇盐反应,从而形成至少一部分被金属醇盐修饰了的硅烷低聚物。
12.一种阻隔材的制造方法,其具备如下工序:对权利要求1~8中任一项所述的组合物进行加热而形成阻隔材。
13.一种制造方法,其为具有经防湿处理的构件的产品的制造方法,其具备如下工序:
第一工序,在构件上涂布权利要求1~8中任一项所述的组合物;和
第二工序,对所涂布的所述组合物进行加热而在所述构件上形成阻隔材。
14.一种制造方法,其为具有第一构件和与所述第一构件接合的第二构件、且所述第一构件与所述第二构件的接合部经防湿处理的产品的制造方法,其具备如下工序:
第一工序,在第一构件与第二构件之间配置权利要求1~8中任一项所述的组合物;和
第二工序,对所述组合物进行加热而形成阻隔材,使所述第一构件与所述第二构件借助所述阻隔材进行接合。
15.一种制造方法,其为具备防湿构件的产品的制造方法,其具备如下工序:
第一工序,对权利要求1~8中任一项所述的组合物进行加热而制作具有阻隔材的防湿构件;和
第二工序,将包含所述防湿构件的多个构件组装。
16.一种阻隔材,其包含掺杂有金属原子的聚硅氧烷化合物,
相对于所述聚硅氧烷化合物中的硅原子的总数,与三个氧原子键合的硅原子和与四个氧原子键合的硅原子的合计数的比例大于或等于50%。
17.根据权利要求16所述的阻隔材,所述聚硅氧烷化合物含有与三个氧原子键合的硅原子。
18.根据权利要求16或17所述的阻隔材,所述聚硅氧烷化合物中的氧原子的大于或等于90%与硅原子键合。
19.根据权利要求16~18中任一项所述的阻隔材,其每1mm厚度的对于550nm的光的光透过率大于或等于95%。
20.一种产品,其具备构件、和
形成在所述构件上的权利要求16~19中任一项所述的阻隔材。
21.一种产品,其具备第一构件、第二构件、和设置在所述第一构件与所述第二构件之间的权利要求16~19中任一项所述的阻隔材,
所述第一构件与所述第二构件借助所述阻隔材进行接合。
22.一种产品,其为包含防湿构件的多个构件的组装件,所述防湿构件具有权利要求16~19中任一项所述的阻隔材。
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