CN117881748A - 固化性有机硅组合物、其固化物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固化性有机硅组合物,其具有良好的热熔性和低溶融粘度,因此操作作业性和固化特性优异,同时固化物的机械强度以及对基材的接合强度优异,优选作为半导体器件的密封剂。一种固化性有机硅组合物及其用途,其特征在于,该固化性有机硅组合物含有:(A)包含一定比例的M单元和T单元,并且具有烯基的热熔性的有机聚硅氧烷树脂;(B)包含特定的硅氧烷单元,并且包含10质量%以上烯基的有机硅氧烷化合物;(C)有机氢硅氧烷化合物;(D)氢化硅烷化催化剂;以及(E)相对于(A)~(D)成分合计100质量份为400~3000质量份的功能性无机填料,在25℃下的温度下为固体,在200℃以下的温度下具有热熔性。

Description

固化性有机硅组合物、其固化物及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种固化性有机硅组合物,其具有良好的热熔性,且形成具有特别优异的机械强度以及对基材的粘合强度的固化物。进一步地,本发明涉及一种由该有机硅组合物组成的固化物、该固化物的成型方法、具备该固化物的半导体装置。
背景技术
固化性有机硅组合物进行固化而形成具有优异的耐热性、耐寒性、电绝缘性、耐候性、防水性、透明性的固化物,因此被用于广泛的产业领域。这样的固化性有机硅组合物的固化物通常与其他有机材料相比不易变色,另外,物理上的物性的降低小,因此也适合作为光学材料和半导体装置的密封剂。另一方面,近年来,从操作作业性等观点考虑,热熔性的固化性有机硅组合物被广泛用作光学材料和半导体装置的密封剂。
在半导体器件产业中,一般使用环氧系密封剂,但已知环氧系材料与有机硅系材料相比,耐热特性差。另一方面,有机硅系材料制成的固化物的机械强度有时比环氧系材料差。
近年来,在半导体器件的小型化、高输出化的潮流中,耐热性优异的有机硅系密封剂的用途扩大,本申请人在专利文献1~3中提出了成型用热熔性的固化性有机硅组合物,其以树脂状有机硅为主成分,并且能够用于如上述用途。同样地,专利文献4中公开了混合有有机骨架和有机硅成分的热熔性的固化性组合物,专利文献5、6中公开了使用具有特定结构的树脂状有机硅的白色固化性组合物。
然而,在使用这些有机硅系的固化性组合物作为密封剂的情况下,与使用了环氧系密封剂的固化物相比,有时其固化物的机械强度差,需要一种除了操作作业性、固化物的耐热性以外,还赋予更优异的机械强度的热熔性的固化性有机硅组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/030288号小册子
专利文献2:国际公开第2018/235491号小册子
专利文献3:日本特开2001-19933号公报
专利文献4:国际公开第2013/051600号小册子
专利文献5:日本特开2015-74751号公报
专利文献6:日本特开2013-221075号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于,提供一种固化性有机硅组合物,其具有良好的热熔性和熔融特性以及优异的固化特性,因此密封时的操作作业性优异,同时固化物的机械强度以及对基材的接合强度优异,优选作为半导体器件的密封剂。进一步地,本发明提供一种由固化该固化性有机硅组合物而成的固化物、由该固化物组成的半导体装置用构件、具有该固化物的半导体装置以及固化物的成型方法。
用于解决问题的方案
本发明人等进行了深入研究,结果发现,可以通过热熔性的固化性有机硅组合物解决上述问题,该热熔性的固化性有机硅组合物将由后述的特定硅氧烷单元构成的热熔性的有机聚硅氧烷树脂以及作为交联密度的调节剂发挥功能的在分子中包含一定量以上烯基的有机硅氧烷化合物作为主剂,并且功能性无机填料的含量多。
更具体而言,上述问题能够由如下固化性有机硅组合物来解决,其特征在于,含有:
(A)由(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R2SiO3/2)c(SiO4/2)d(R3O1/2)e
(式中,各R1为独立地具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,a、b、c、d以及e为满足以下的数:0.10≤a≤0.40、0≤b≤0.05、0.30≤c≤0.90、0≤d≤0.20、0≤e≤0.05,其中,a+b+c+d=1)
所示的热熔性的有机聚硅氧烷树脂;
(B)由(R1 3SiO1/2)a'(R2 2SiO2/2)b'(R2SiO3/2)c'(SiO4/2)d'(R3O1/2)e'
(式中,各R1独立地为具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,a'、b'、c'、d'以及e'为满足以下的数:0.40≤a'≤0.80、0≤b'≤0.90、0≤c'≤0.60、0≤d'≤0.50、0≤e'≤0.05,其中,a'+b'+c'+d'=1)
所示的、一分子中所含的包含10质量%以上烯基的有机硅氧烷化合物;
(C)一分子中具有至少两个硅原子键合氢原子的有机氢硅氧烷化合物;
(D)氢化硅烷化催化剂,其量足以进行所述反应性有机硅组合物的氢化硅烷化反应;以及
(E)功能性无机填料,相对于(A)至(D)成分合计100质量份为400至3000质量份,
该固化性有机硅组合物在25℃下为固体,在200℃以下的温度下具有热熔性。
该组合物还可以包含由特定的硅氧烷单元构成并包含10质量%以上烯基的有机硅氧烷化合物,也可以包含其他任选成分。另外,该组合物可以是粒状、颗粒状、粒料状以及片状中的任一种形态。
另外,上述问题可以通过上述固化性有机硅组合物的固化物、其作为半导体器件用构件的使用以及该固化物的成型方法来解决。
发明的效果
本发明的固化性有机硅组合物具有良好的热熔性和固化特性,并且本发明的组合物的固化物的以在室温至高温下的硬度高、低线膨胀系数以及强弯曲强度为代表的机械强度优异,因此是坚韧的,且对基材的粘合强度优异,因此优选作为半导体器件的密封剂。另外,通过同时使用上述(B)成分,使熔融特性优异,因此具有熔融时的间隙填充性、密封时的操作作业性以及固化特性优异的优点。具备这些特性的本发明的固化性有机硅组合物能够优选应用于通过模具底部填充、包覆成型进行整体密封的半导体元件。
进一步地,这种固化性有机硅组合物具有仅通过简便的混合工序就能够生产、高效制造的优点。另外,本发明的固化物作为半导体装置的构件是有用的,通过使用本发明的成型方法,具有可以根据用途高效地制造这些固化物的优点。
具体实施方式
[固化性有机硅组合物]
本发明的固化性有机硅组合物的特征在于,含有:
(A)由(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R2SiO3/2)c(SiO4/2)d(R3O1/2)e
(式中,各R1为独立地具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,a、b、c、d以及e为满足以下的数:0.10≤a≤0.40、0≤b≤0.05、0.30≤c≤0.90、0≤d≤0.20、0≤e≤0.05,其中,a+b+c+d=1)
所示的热熔性的有机聚硅氧烷树脂;
(B)由(R1 3SiO1/2)a'(R2 2SiO2/2)b'(R2SiO3/2)c'(SiO4/2)d'(R3O1/2)e'
(式中,各R1独立地为具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,a'、b'、c'、d'以及e'为满足以下的数:0.40≤a'≤0.80、0≤b'≤0.90、0≤c'≤0.60、0≤d'≤0.50、0≤e'≤0.05,其中,a'+b'+c'+d'=1)
所示的、一分子中所含的包含10质量%以上烯基的有机硅氧烷化合物;
(C)一分子中具有至少两个硅原子键合氢原子的有机氢硅氧烷化合物;
(D)氢化硅烷化催化剂,其量足以进行所述反应性有机硅组合物的氢化硅烷化反应;以及
(E)功能性无机填料,相对于(A)至(D)成分合计100质量份为400至3000质量份,
该固化性有机硅组合物在25℃下为固体,在200℃以下的温度下具有热熔性,也可以包含其他任选成分。以下,对组合物的各成分和任选成分进行说明。需要说明的是,在本发明中,只要“平均粒径”没有特别定义,就是指粒子的一次平均粒径。
在本发明中,在没有特别记载的情况下,“具有热熔性”是指软化点为50℃以上,在180℃下具有熔融粘度(优选为小于1000Pa·s的熔融粘度),具有流动的性质。另一方面,在软化点为200℃以上的情况下,为成型用途等的通常的使用温度以上,因此定义为“不具有热熔性”。
[(A)成分]
(A)成分为本组合物的主要成分之一,为由平均单元式:
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R2SiO3/2)c(SiO4/2)d(R3O1/2)e
所示的在室温下为固体,但随着升温而软化的具有热熔特性的有机聚硅氧烷。在此,该(A)成分是MT型热熔性有机聚硅氧烷树脂成分,在分子内具有键合于M单元的至少两个烯基,特征之一是由R1 3SiO1/2所示的硅氧烷单元(以下有时称为“M单元”)以及由R1 3SiO1/2所示的硅氧烷单元(以下有时称为“T单元”)的比例即a、c的值在特定的范围。需要说明的是,如果(A)成分为少量,则也可以包含D单元等其他硅氧烷单元。
式中,各R1为独立地具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基。R1优选选自烃基的一部分可以由氟等卤原子任意置换的甲基等烷基、苯基等芳基、苄基等芳烷基、乙烯基等烯基,工业上优选选自甲基、苯基以及后述的烯基。各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,可举例示出甲基等烷基、苯基等芳基、苄基等芳烷基,工业上优选为甲基或苯基。进一步地,从能够赋予本成分优选的热熔特性的观点考虑,特别优选R2的至少一部分为芳基,更优选为苯基。各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,优选为氢原子、甲基、乙基或丙基。
从本组合物的固化性的观点考虑,优选(A)成分中的R1中的至少两个为烯基,且相对于分子内的全部硅原子键合一价烃基(即R1以及R2之和),R1中在10至20摩尔%的范围内包含烯基。这是因为,如果(A)成分中的烯基的含量在所述范围内,则固化物的强度得到充分改善,能够得到无脆性的强韧的固化物。作为(A)成分中的烯基,可举例示出乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基。
(A)成分是在特定的范围内包含M单元以及T单元的热熔性有机聚硅氧烷树脂成分,具体而言,式中,a是表示由通式:R1 3SiO1/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0.10≤a≤0.40、优选0.10≤a≤0.30的数。这是因为,如果a为上述范围的上限以下,则得到的固化物在室温下的硬度良好,如果为下限范围的下限以上,则能够得到良好的热熔性。另外,式中,b为表示由通式:R2 2SiO2/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0≤b≤0.05的数。这是因为,如果b为上述范围的上限以下,则能够得到良好的热熔性。另外,c是表示由通式:R2SiO3/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0.30≤c≤0.90、优选0.35≤c≤0.85的数。这是因为,如果c为上述范围的下限以上,则得到的固化物在室温下的硬度良好,另一方面,如果为上述范围的上限以下,则得到的固化物的机械强度良好。另外,d是表示由通式:SiO4/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0≤d≤0.20、优选0≤b≤0.10的数。这是因为,如果d为上述范围的上限以下,则得到的固化物的机械强度良好。另外,e是表示由通式:R2O1/2所示的单元的比例的数,是满足0≤e≤0.05的数。这是因为,如果e为上述范围的上限以下,则得到的固化物在室温下的硬度良好。需要说明的是,式中,a、b、c以及d的合计为1。
(A)成分其自身表示热熔性,优选在25℃下为非流动性,150℃的熔融粘度为8000Pa·s以下,优选在5000Pa·s以下,更优选在10至3000Pa·s的范围内。非流动性是指,在无载荷的状态下不流动,例如,表示低于下述软化点试验方法测定的软化点的状态,所述软化点试验方法通过基于JIS K 6863-1994“热熔粘接剂的软化点试验方法”规定的热熔粘接剂的环球法来进行。即,为了在25℃下为非流动性,软化点需要高于25℃。
另外,如前所述,由于(A)成分在室温下为固体,因此从与其他成分混合时的操作性的观点考虑,优选制成微粒状的树脂,或使其溶解于本组合物所必需的其他成分而制成液体的混合物来使用。
在将(A)成分制成微粒状使用的情况下,其粒径没有限定,平均一次粒径优选在1至5000μm的范围内、1至500μm的范围内、1至100μm的范围内、1至20μm的范围内或1至10μm的范围内。该平均一次粒径例如可以通过利用光学显微镜或SEM观察来求出。微粒状的(A)成分的形状没有限定,可举例示出球状、纺锤状、板状、针状、不定形状,从均匀熔融的观点考虑,优选为球状或正球状。特别是通过将(A)成分制成正球状的微粒,能够高效地实施后述的通过粉体混合、熔融混炼生产本组合物的工艺。
在使(A)成分微粒化的情况下,其制造方法没有限定,能够使用公知的方法。需要说明的是,得到微粒状的(A)成分时,也可以将后述的(C)成分的氢化硅烷化反应催化剂与(A)成分一并微粒化,且优选。
作为使(A)成分微粒化的方法,具体而言,列举出将作为固体的(A)成分使用粉碎机在室温下粉碎的方法、在溶剂存在下直接微粒化的方法。粉碎机没有限定,例如,可列举出:辊式捏合机、球磨机、喷射式粉碎机、涡轮研磨机、行星式研磨机。另外,也可以在溶剂存在下使所述(A)成分直接微粒化,例如,列举出利用喷雾干燥器进行的喷雾,或利用双螺杆混炼机、带式干燥器(belt dryer)进行的微粒化。在使(A)成分微粒化的情况下,优选使用利用喷雾干燥器进行喷雾而得到的正球状的热熔性有机聚硅氧烷树脂微粒。
通过使用喷雾干燥器等,能够制造正球状且平均一次粒径为1至500μm的(A)成分。需要说明的是,喷雾干燥器的加热/干燥温度需要基于有机聚硅氧烷树脂微粒的耐热性等来适当设定。需要说明的是,为了防止有机聚硅氧烷树脂微粒的二次凝聚,优选将有机聚硅氧烷树脂微粒的温度控制为其玻璃化转变温度以下。这样得到的有机聚硅氧烷树脂微粒可以利用旋风除尘器(cyclone)、袋式过滤器(bag filter)等回收。
出于得到均匀的(A)成分的目的,在上述工序中,也可以在不阻碍固化反应的范围内使用溶剂。溶剂没有限定,可举例示出:正己烷、环己烷、正庚烷等脂肪族烃;甲苯、二甲苯、均三甲苯(mesitylene)等芳香族烃;四氢呋喃、二丙基醚等醚类;六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷等有机硅类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸丙二醇单甲基醚酯等酯类;丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类。
(A)成分也可以溶解于后述的(B)成分或(C)成分中来使用。这些成分是有机硅化合物,且在室温下为液体,因此示出与(A)成分某种程度的相互溶解性,通过相对于(A)成分100质量份添加10至50质量份(B)成分或(C)成分,能够使(A)成分溶解。通过使(A)成分液化,能够通过粉体混合、熔融混炼高效地生产后述的本组合物。
[(B)成分]
(B)成分是本发明的特征性构成之一,是分子内包含一定量以上烯基的有机硅氧烷化合物,作为交联密度的调节剂发挥功能。具体而言,通过与上述的(A)成分一起使用,能够提高本组合物的固化物的交联密度,改善其机械强度,同时降低由下述所示的特定分子结构得到的热熔性的固化性有机硅组合物的熔融粘度,改善操作作业性以及间隙填充性。
具体而言,(B)成分是由:(R1 3SiO1/2)a'(R2 2SiO2/2)b'(R2SiO3/2)c'(SiO4/2)d'(R3O1/2)e'
(式中,各R1为独立地具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基)
所示的一分子中所含的包含10质量%以上烯基的有机硅氧烷化合物。
式中,各R1、R2、R3为独立地与所述相同的基团,可举例示出相同的基团。a'、b'、c'、d'以及e'是满足以下条件的数:0.40≤a'≤0.80、0≤b'≤0.90、0≤c'≤0.60、0≤d'≤0.50、0≤e'≤0.05,其中,a'+b'+c'+d'=1。
从改善将本组合物固化而得到的固化物的机械强度的观点考虑,优选(B)成分中的R1中的至少两个为烯基,且在分子内,在10质量%以上、优选在10至40质量%的范围内,R1中包含烯基。这是因为,如果(B)成分中的烯基的含量在所述范围内,则固化物的强度得到充分改善,能够得到无脆性的强韧的固化物。作为(B)成分中的烯基,可举例示出:乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基。
式中,a'是表示由通式:R1 3SiO1/2示出的硅氧烷单元的比例的数,是满足0.40≤a'≤0.90、优选0.50≤a'≤0.85的数。这是因为,如果d为上述范围的上限以下,则得到的固化物的强度良好,如果为下限范围的下限以上,则降低组合物的熔融粘度的效果变得充分。另外,式中,b'为表示由通式:R2 2SiO2/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0≤b'≤0.50的数。这是因为,如果b'为上述范围的上限以下,则改善得到的固化物的强度的效果变得充分。另外,c'为表示由通式:R2SiO3/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0≤c'≤0.60的数。这是因为,如果c'为上述范围的上限以下,则得到的固化物的机械强度良好。另外,d'为表示由通式:SiO4/2所示的硅氧烷单元的比例的数,是满足0≤d'≤0.50的数。这是因为,如果d'为上述范围的上限以下,则得到的固化物的机械强度良好。另外,e'是表示由通式:R2O1/2所示的单元的比例的数,是满足0≤e'≤0.05的数。这是因为,如果e'为上述范围的上限以下,则得到的固化物在室温下的硬度良好。需要说明的是,式中,a'、b'、c'以及d'的合计为1。
这样的(B)成分由于具有上述结构,因此在室温下呈液状,特别优选25℃下的粘度为10,000mPa·s以下。
[(C)成分]
(C)成分为本组合物的交联剂,是一分子中具有至少两个硅原子键合氢原子的有机氢硅氧烷化合物。其结构没有特别限定,可以是直链状、支链状、环状或树脂状,但从得到的组合物的固化特性优异的观点考虑,优选为末端具有由HR2SiO1/2所示的二有机氢硅烷氧基单元(MH单元,R为独立地一价有机基团)的有机氢化聚硅氧烷。
优选(C)成分为有机聚硅氧烷,该有机聚硅氧烷的一分子中具有两个以上硅原子键合氢原子,与硅原子键合的全部有机基团的20至70摩尔%为苯基。(C)成分中的硅原子键合氢原子在一分子中为两个以上,但其用于固化的交联是充分的,得到的固化物的硬度良好。另外,这是因为,如果苯基的含量为上述范围的下限以上,则得到的固化物在高温下的机械强度良好,另一方面,如果为上述范围的上限以下,则得到固化物的机械强度良好。
另外,作为(C)成分中的硅原子键合有机基团,可举例示出:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环戊基、环己基、环庚基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基等芳基;苄基、苯乙基等芳烷基等不具有脂肪族不饱和键的一价烃基,优选为苯基或碳原子数1至6的烷基。
作为这样的(C)成分,可举例示出:
(C-1)由通式:
HR4 2SiO(R4 2SiO)nSiR4 2H
所示的直链状的有机聚硅氧烷;和
(C-2)由平均单元式:
(R4SiO3/2)p(R4 2SiO2/2)q(HR4 2SiO1/2)r(SiO4/2)s(XO1/2)t
所示的支链状的有机聚硅氧烷这两种,优选组合使用这两种(B)成分。
式中,R4为相同或不同的苯基或碳原子数1至6的烷基。作为R4的烷基,可举例示出:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、环戊基、环己基。需要说明的是,在全部R4中,苯基的含量在30至70摩尔%的范围内。
另外,式中,n为5至1,000的范围内的整数。另外,式中,p为正数,q为0或正数,r为正数,s为0或正数,t为0或正数,且q/p为0至10的范围内的数,r/p为0.1至5的范围内的数,s/(p+q+r+s)为0至0.3的范围内的数,t/(p+q+r+s)为0至0.4的范围内的数。
在这样的(C)成分中,从容易控制组合物的固化速度和得到的固化物的交联密度的观点考虑,优选组合使用(C-1)成分和(C-2)成分。作为两种成分的优选比例,相对于整个组合物的每个烯基,为(C-1):(C-2)=0.05至0.6:0.4至0.95的范围,优选为0.05至0.5:0.5至0.95,更优选为0.05至0.4:0.5至0.95的范围。
[(D)成分]
(D)成分为用于开始本组合物的固化反应的氢化硅烷化反应用催化剂。可举例示出铂系催化剂、铑系催化剂、钯系催化剂,从能够显著促进本组合物的固化的观点考虑,优选铂系催化剂。作为该铂系催化剂,可举例示出铂微粉末、氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、铂-烯基硅氧烷络合物、铂-烯烃络合物、铂-羰基络合物以及将这些铂系催化剂通过有机硅树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂等热塑性树脂进行了分散或胶囊化的催化剂,特别优选铂-烯基硅氧烷络合物。作为该烯基硅氧烷,可举例示出:1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基环四硅氧烷、由乙基、苯基等取代了这些烯基硅氧烷的甲基的一部分的烯基硅氧烷、由烯丙基、己烯基等取代了这些烯基硅氧烷的乙烯基的烯基硅氧烷。特别是,从该铂-烯基硅氧烷络合物的稳定性良好的观点考虑,优选1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。需要说明的是,作为促进氢化硅烷化反应的催化剂,可以使用铁、钌、铁/钴等非铂系金属催化剂。
另外,从组合物生产时的稳定性、操作作业性以及改善组合物的使用寿命的观点来看,(D)成分优选包含含有铂系催化剂的热塑性树脂微粒,铂系催化剂可以是溶解或分散在热塑性树脂中的微粒,或是在热塑性树脂的壳中含有铂系催化剂作为核的结构的微胶囊微粒中的任一种。作为铂系催化剂,可举例示出铂黑、铂碳粉末、铂二氧化硅粉末、氯铂酸、醇改性氯铂酸、铂的烯烃络合物、铂的烯基硅氧烷络合物。另外,热塑性树脂只要至少在本组合物的生产和贮藏中实质上不透过铂系催化剂且实质上不溶解于本组合物的主成分的有机聚硅氧烷中,就没有特别限定,但该热塑性树脂的软化点或玻璃化转变点优选为80℃以上,更优选为120℃以上。具体而言,能够优选使用有机硅树脂、聚硅烷树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、甲基纤维素聚碳酸酯树脂。该软化点是树脂由于自重或自身的表面张力而开始流动的温度,可以通过一边以一定速度升温一边利用显微镜观察粉碎粒子的方法来测定。另外,该玻璃化转变点可以通过DSC(Differential Scanning Calorimeter:差示扫描热量计)进行测定。在本发明中,优选软化点和玻璃化转变点中的任一个为120℃以上。这是因为,如果热塑性树脂的软化点或玻璃化转变点低于120℃,则在后述的均匀混合本组合物的工序中,铂成分有可能开始溶出。另外,该含有铂系催化剂的热塑性微粒的平均粒径没有限定,但优选为0.1至500μm的范围内,更优选为0.3至100μm的范围内。这是因为,难以制备平均粒径小于上述范围的下限的含有铂系催化剂的热塑性树脂微粒,另一方面,如果超过上述范围的上限,则在固化性有机硅树脂组合物中的分散性降低。
制备这样的含有铂系催化剂的热塑性树脂微粒的方法没有限定,可举例示出以往公知的界面聚合法或原位(in-situ)聚合法等化学方法、凝聚法或液中干燥法等物理/机械方法。特别是,从较容易得到窄粒径分布的微胶囊微粒的观点考虑,优选液中干燥法和气相干燥法。通过这些方法得到的微粒可以直接使用,但为了得到储存稳定性优异的固化性有机硅树脂组合物,优选将所述微粒通过适当的清洗溶剂清洗而去除附着于其表面的铂系催化剂。在此,适当的清洗溶剂是指,具有不溶解热塑性树脂,但溶解铂系催化剂的性质的清洗溶剂。作为这样的清洗溶剂,例如,可列举出:甲醇、乙醇等醇类;六甲基二硅氧烷等低分子量有机聚硅氧烷类等。氢化硅烷化反应用催化剂相对于热塑性树脂的比率根据粒状物的制造方法而大幅变化,因此无法特别限定,但优选铂系催化剂相对于热塑性树脂的含量为0.01质量%以上。这是因为,当铂系催化剂的含量小于0.01质量%时,如果不大量含有在本组合物中所占的含有铂系催化剂的热塑性树脂微粒,则固化物的物性因本组合物而受损害。
氢化硅烷化反应用催化剂的添加量为催化剂量,优选相对于组合物整体为金属原子按质量单位计在0.01至500ppm的范围内的量、为0.01至100ppm的范围内的量或0.01至50ppm的范围内的量。
[(E)成分]
本发明的(E)成分为功能性无机填料,能够提供固化性有机硅组合物,该固化性有机硅组合物固化后赋予从室温到高温下硬质性以及强韧性优异的固化物。在本发明中,对于得到的固化物,从实现低平均线膨胀系数和机械强度(特别是弯曲强度等)的观点考虑,相对于(A)至(D)成分合计100质量份,在400至3000质量份的范围内包含(E)成分,优选在500至3000质量份的范围内,或也可以在800至3000质量份的范围内。进一步地,从实现低平均线膨胀系数的观点考虑,优选(E)成分的含量为组合物整体的50体积%以上,更优先为60体积以上,进一步优选为70体积%以上,特别优选为80至95体积%的范围。
为了实现上述的调配量,对于得到的固化物,为了实现低平均线膨胀系数,(E)成分优选通过特定的表面处理剂,特别是通过相对于(E)成分整体的质量为0.1至2.0质量%、0.1至1.0质量%、0.2至0.8质量%的表面处理剂处理而成的。通过利用上述处理量的表面处理剂对(E)成分进行处理,具有能够在组合物中稳定地调配高体积%的(E)成分的优点。另外,表面处理方法任选,可以使用利用了机械力的均匀混合法(干式)、利用溶剂进行的湿式混合法等期望的方法。
作为这些表面处理剂的示例,例如,可以为:甲基氢聚硅氧烷、有机硅树脂、金属皂、硅烷偶联剂、全氟烷基硅烷以及全氟烷基磷酸酯盐等氟化合物,但特别优选以下所述的有机硅系的表面处理剂。需要说明的是,在选择甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷等硅烷系表面处理剂作为(E)成分的表面处理剂的情况下,除了有时会损害组合物整体的热熔性以外,有时还会无法将(E)成分稳定地调配到所述体积%的含量。另外,在选择具有辛基等长链烷基的烷基三烷氧基硅烷作为表面处理剂的情况下,存在能够维持组合物的热熔性以及(E)成分的调配稳定性的倾向,但有时将本发明的组合物固化而得到的固化物的强度也会恶化,成为裂缝、成型不良的原因。
在此,作为表面处理剂的有机硅化合物的示例为硅烷、硅氮烷、硅氧烷或同类物等低分子量有机硅化合物以及聚硅氧烷、聚碳硅氧烷或同类物等有机硅聚合物或低聚物。优选的硅烷的示例为所谓的硅烷偶联剂。作为这样的硅烷偶联剂的代表示例,为烷基三烷氧基硅烷(甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷或同类物等)、含有机官能团的三烷氧基硅烷(环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧基环己基乙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三甲氧基硅烷或同类物等)。作为优选的硅氧烷和聚硅氧烷,可列举出:六甲基二硅氧烷、1,3-二己基四甲基二硅氧烷、三烷氧基硅烷基单末端化(single-terminated)聚二甲基硅氧烷、三烷氧基硅烷基单末端化二甲基乙烯基单末端化聚二甲基硅氧烷、三烷氧基硅烷基单末端化有机官能团单末端化聚二甲基硅氧烷、三烷氧基硅烷基两末端化(doubly terminated)聚二甲基硅氧烷、有机官能团两末端化聚二甲基硅氧烷或同类物。在使用硅氧烷时,硅氧烷键的数量n优选在2至150的范围。优选的硅氮烷的示例为六甲基二硅氮烷、1,3-二己基四甲基二硅氮烷或同类物。优选的聚碳硅氧烷的示例为在聚合物主链内具有Si-C-C-Si键的聚合物。
特别优选的有机硅系的表面处理剂例如可列举出在分子内具有至少一个聚硅氧烷结构和水解性硅烷基的有机硅系的表面处理剂。最优选的是,优选使用在分子内具有至少一个聚硅氧烷结构和水解性硅烷基的有机硅系的表面处理剂,可举例示出:
由结构式(1):
R'n(RO)3-nSiO-(R'2SiO)m-SiR'n(RO)3-n
由结构式(2):
R'3SiO-(R'2SiO)m-SiR'n(RO)3-n
所示的具有直链状的烷氧基硅烷基末端的有机聚硅氧烷类。式中,R为氢原子或碳原子数1至3的烷基(=甲基、乙基或丙基),R'各自独立地为碳原子数1至20的烷基、碳原子数1至20的卤代烷基、碳原子数2至20的烯基、碳原子数6至20的芳基、碳原子数6至20的卤代芳基或碳原子数7至20的芳烷基,可举例示出与所述相同的基团。n为0至2的范围的数,m为2至200的范围的数,m可以为2至150的范围的数。
这样的(E)成分优选为在室温至200℃之间不具有软化点的至少一种无机填料,也可以为提高本组合物的操作作业性,并且对本组合物的固化物赋予机械特性、其他特性的成分。作为(E)成分的无机填料,可举例示出增强性填料、白色颜料、导热性填料、导电性填料、荧光体以及至少两种这些的混合物,为了实现高体积%的填充量,优选含有平均粒径10.0μm以上的增强性填料。另外,作为能够与(E)成分一起使用的有机填料,可举例示出有机硅树脂系填料、氟树脂系填料、聚丁二烯树脂系填料。需要说明的是,这些填料的形状没有特别限制,可以为球状、纤维状、纺锤状、扁平状、针状、板状、不定形等。
(E)成分优选全部(E)成分的50%以上为平均粒径10.0μm以上的无机填料,特别是,从室温至高温下的硬质性和储能模量的变化率小的观点考虑,优选为平均粒径10.0μm以上的球状无机填料。这样的无机填料能够相对于(A)至(D)成分较大量地调配或填充,具有改善固化物的机械强度、降低平均线膨胀系数等实际利益。另一方面,出于赋予或改善本发明组合物的光反射特性、导电性、导热性、荧光特性以及应力松弛特性等目的,也可以调配平均粒径5μm以下的无机填料或有机填料。
在将本组合物用于密封剂、保护剂、粘接剂、光反射材料等用途的情况下,从对固化物赋予机械强度、提高保护性或粘接性的观点考虑,优选调配增强性填料作为(E)成分。作为该增强性填料,可举例示出气相二氧化硅、沉降性二氧化硅、熔融二氧化硅、煅烧二氧化硅、气相二氧化钛、石英、碳酸钙、硅藻土、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、碳酸锌、玻璃珠、玻璃粉、滑石、粘土以及云母高岭土、碳化硅、氮化硅、氮化铝、碳黑、石墨、二氧化钛、硫酸钙、碳酸钡、碳酸镁、硫酸镁、硫酸钡、纤维素、芳族聚酰胺等。另外,也可以通过如下物质对这些增强性填料进行表面处理:甲基三甲氧基硅烷等有机烷氧基硅烷;三甲基氯硅烷等有机卤硅烷;六甲基二硅氮烷等有机硅氮烷;α,ω-硅烷醇基封端二甲基硅氧烷低聚物、α,ω-硅烷醇基封端甲基苯基硅氧烷低聚物、α,ω-硅烷醇基封端甲基乙烯基硅氧烷低聚物等硅氧烷低聚物等。进一步地,作为增强性填料,也可以使用偏硅酸钙、钛酸钾、碳酸镁、海泡石、金蛭石、铝硼酸盐、岩棉、玻璃纤维、碳素纤维、石棉纤维、金属丝、硅灰石、凹凸棒石、海泡石、铝硼酸盐晶须、钛酸钾纤维、碳酸钙晶须、氧化钛晶须、陶瓷纤维等纤维状无机填充材料;芳族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维等纤维状填料。另外,也可以使用滑石、高岭土、碳酸钙、氧化锌、硅酸钙水合物、云母、玻璃片、玻璃粉、碳酸镁、二氧化硅、氧化钛、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、硫酸钡、硫酸钙、亚硫酸钙、硼酸锌、偏硼酸钡、硼酸铝、硼酸钙、硼酸钠、氮化铝、氮化硼、氮化硅、上述纤维状填充材料的粉碎物等板状填充材料或粒状填充材料。
特别是,从赋予固化物的室温至高温下的硬质性的观点考虑,在本组合物中,优选全部(E)成分的50质量%以上为平均粒径10.0μm以上的球状二氧化硅或氧化铝(Alumina)。
(E)成分也可以包含有机硅微粒,能够改善或根据期望来调整应力松弛特性等。有机硅微粒可列举出非反应性的有机硅树脂微粒和有机硅弹性体微粒,从改善柔软性或应力松弛特性的观点考虑,可优选举例示出有机硅弹性体微粒。
有机硅弹性体微粒为主要由二有机甲硅烷氧基单元(D单元)组成的直链状二有机聚硅氧烷的交联物。有机硅弹性体微粒能够通过基于氢化硅烷化反应、硅烷醇基的缩合反应等进行的二有机聚硅氧烷的交联反应来制备,其中,可以通过在氢化硅烷化反应催化剂下使侧链或末端具有硅键合氢原子的有机氢聚硅氧烷与侧链或末端具有烯基等不饱和烃基的二有机聚硅氧烷进行交联反应来优选得到。有机硅弹性体微粒可以采取球状、扁平状以及不定形状等各种形状,从分散性的方面考虑优选为球状,其中更优选为正球状。作为这样的有机硅弹性体微粒的市售品,例如,可列举出:Toray Dow公司制的“TREFIL E系列”、“EP Powder系列”、信越化学工业公司制的“KMP系列”等。需要说明的是,有机硅弹性体微粒也可以经表面处理。
另外,弹性体微粒也可以使用丙烯腈丁二烯橡胶、异戊二烯、丁苯橡胶、乙丙橡胶等。
另外,在将本组合物用于LED的波长变换材料的情况下,为了对来自光半导体元件的发光波长进行变换,也可以调配荧光体作为(E)成分。作为该荧光体,没有特别限制,可举例示出广泛用于发光二极管(LED)的、由氧化物系荧光体、氧氮化物系荧光体、氮化物系荧光体、硫化物系荧光体、氧硫化物系荧光体等组成的黄色、红色、绿色以及蓝色发光荧光体。作为氧化物系荧光体,可举例示出:包含铈离子的钇、铝、石榴石系的YAG系绿色至黄色发光荧光体;包含铈离子的铽、铝、石榴石系的TAG系黄色发光荧光体;包含铈和铕离子的硅酸盐系绿色至黄色发光荧光体。另外,作为氧氮化物系荧光体,可举例示出包含铕离子的硅、铝、氧、氮系的SiAlON系红色至绿色发光荧光体。作为氮化物系荧光体,可举例示出包含铕离子的钙、锶、铝、硅、氮系的CASN系红色发光荧光体。作为硫化物系荧光体,可举例示出包含铜离子、铝离子的ZnS系绿色发色荧光体。作为氧硫化物系荧光体,可举例示出包含铕离子的Y2O2S系红色发光荧光体。在本组合物中,也可以组合使用两种以上这些荧光体。
进一步地,在本组合物中,为了对固化物赋予导热性或导电性,也可以含有导热性填料或导电性填料。作为该导热性填料或导电性填料,可举例示出:金、银、镍、铜、铝、锡、铅、锌、铋、锑等金属微粉末;在陶瓷、玻璃、石英、有机树脂等微粉末表面蒸镀有或镀敷有金、银、镍、铜等金属的微粉末;氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼、氧化锌等金属化合物;石墨以及两种以上这些的混合物。在对本组合物要求电绝缘性的情况下,优选金属氧化物系粉末或金属氮化物系粉末,特别优选氧化铝粉末、氧化锌粉末或氮化铝粉末。
进一步地,为了使固化物具有色调,本组合物中也可以含有着色剂。作为这样的着色剂,例如可举例示出黑色氧化钛、沥青(将干馏石油、煤、木材等有机物质而得到的焦油进行蒸馏时的残留物)、碳黑、乙炔黑、氧化铁红等。在想要减少金属杂质含量的情况下,能够优选使用乙炔黑。另外,也可以含有蒽醌系染料(有时也记为“蒽醌”)、吖嗪系染料、偶氮系染料、双偶氮系染料以及铬络盐系染料等黑色染料,如果与次甲基系染料、双偶氮系染料、偶氮钴络合物系染料以及偶氮铬络合物系染料等黄色染料一起使用,则可以接近使用了黑色颜料的色调。
进一步地,本组合物也可以任选包含热膨胀性填料。通过调配热膨胀性填料,能够改善本发明的组合物的体积膨胀率,有时可以减少组合物的散布不均。优选地,上述热膨胀性填料为核壳结构,在核壳结构中的壳内部包含挥发性膨胀剂。在此,挥发性膨胀剂是指,在壳的软化点以下的温度下产生气体的物质,该热膨胀性填料具有在有气体阻隔性的壳内部内包挥发性膨胀剂作为核剂的结构,因此上述挥发性膨胀剂能够通过热而成为气体状,同时上述壳软化而膨胀。这样的成分在例如日本特开2020-084094等举例示出,能够获得松本油脂制药株式会社制造的FN-100SSD、FN-80GSD等。
将使本组合物固化而成的固化物用于压粉磁针、线圈、电磁波屏蔽材料等磁性构件的情况下,也可以包含磁性体颗粒作为(C)成分。这样的磁性粒子包含选自Fe、Cr、Co、Ni、Ag以及Mn组成的组中的一种或两种以上的元素,特别是作为软磁性体颗粒,可以包含由铁(Fe)、Fe-Si合金、Fe-Al合金、Fe-Ni合金、Fe-Co合金、Fe-Si-Al合金、Fe-Si-Cr合金、Fe-Cr合金、羰基铁、不锈钢等组成的磁性体颗粒,从获得容易度等观点考虑,也可以是由羰基铁组成的磁性体颗粒。这些磁性体颗粒与前述的无机填料同样,也可以用硅烷化合物、钛酸酯化合物、铝酸酯化合物或其部分水解物进行表面处理,能够防止固化催化剂、交联剂的失活,有时能够提高贮藏稳定性。除此以外,这些磁性体颗粒例如也可以通过日本特开2021-036013号公报中记载的方法等具有包含硅氧烷聚合物的表面覆盖层。
另外,在本组合物中,只要不损害本发明的目的,作为其他任选的成分,也可以含有(F)固化延迟剂、(G)增粘剂以及(H)有机系蜡。
[(F)成分]
(F)成分是固化延迟剂,特别是在通过氢化硅烷化反应使本组合物固化的情况下,有时能够有效地抑制副反应,进一步改善本发明的组合物的保存稳定性以及加热熔融时的可使用时间等。
能够利用的固化延迟剂对其结构以及种类没有特别限定,能够选自公知的氢化硅烷化反应抑制剂,例如可举例示出:2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、1-乙炔基-1-环己醇等炔醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔等烯炔化合物;四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基四己烯基环四硅氧烷等含有烯基的低分子量硅氧烷;甲基-三(1,1-二甲基-2-丙炔氧基)硅烷、乙烯基-三(1,1-二甲基丙炔氧基)硅烷等炔氧基硅烷。
(F)成分特别优选使用在大气压下沸点为200℃以上的化合物。这是因为,本发明的组合物从在组成上均匀化的观点考虑,能够经过组合物的熔融混炼等伴随加热的工艺来制造,但如果使用沸点低的化合物作为固化延迟剂,则固化延迟剂的一部分或全部可能会在熔融混炼等工序中挥发,从而无法得到针对最终的固化性有机硅组合物的目标的固化延迟效果。需要说明的是,甲基-三(1,1-二甲基-2-丙炔氧基)硅烷在大气压下的沸点为245℃,列举出作为优选的(F)成分的一个示例。
(F)成分的使用量是任意的,但优选相对于本组合物整体按质量单位计在1至10000ppm的范围内。
[(G)成分]
(F)成分是增粘剂,可举例示出一分子中具有至少一个与硅原子键合的烷氧基的有机硅化合物。作为该烷氧基,可举例示出:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、甲氧基乙氧基,特别优选甲氧基。另外,作为有机硅化合物中的烷氧基以外的与硅原子键合的基团,可举例示出:烷基、烯基、芳基、芳烷基、卤代烷基等卤素取代或非取代的一价烃基;3-环氧丙氧基丙基、4-环氧丙氧基丁基等环氧丙氧基烷基;2-(3,4-环氧环己基)乙基、3-(3,4-环氧环己基)丙基等环氧环己基烷基;3,4-环氧丁基、7,8-环氧辛基等环氧烷基;3-甲基丙烯酰氧基丙基等含有丙烯酰基的一价有机基团;氢原子。该有机硅化合物优选具有能够与本组合物中的烯基或硅原子键合氢原子反应的基团,具体而言,优选具有硅原子键合氢原子或烯基。另外,从能够对各种基材赋予良好的粘接性的方面考虑,该有机硅化合物优选一分子中至少具有一个含有环氧基的一价有机基团。作为这样的有机硅化合物,可举例示出:有机硅烷化合物、有机硅氧烷低聚物、烷基硅酸盐。作为该有机硅氧烷低聚物或烷基硅酸盐的分子结构,可举例示出直链状、具有一部分支链的直链状、支链状、环状、网状,特别优选为直链状、支链状、网状。作为有机硅化合物,可举例示出:3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等硅烷化合物;一分子中分别具有至少一个硅原子键合烯基或硅原子键合氢原子以及硅原子键合烷氧基的硅氧烷化合物、具有至少一个硅原子键合烷氧基的硅烷化合物或硅氧烷化合物与一分子中分别具有至少一个硅原子键合羟基和硅原子键合烯基的硅氧烷化合物的混合物、含有氨基的有机烷氧基硅烷与含有环氧基的有机烷氧基硅烷的反应混合物、一分子中具有至少两个烷氧基硅烷基且在这些硅烷基之间包含硅-氧键以外的键的有机化合物、由通式:Ra nSi(ORb)4-n
(式中,Ra为一价的含环氧基的有机基团,Rb为碳原子数1至6的烷基或氢原子。n为1至3的范围的数)
所示的含有环氧基的硅烷或其部分水解缩合物、含有乙烯基的硅氧烷低聚物(包含链状或环状结构的硅氧烷低聚物)与含有环氧基的三烷氧基硅烷的反应混合物、聚硅酸甲酯、聚硅酸乙酯、含有环氧基的聚硅酸乙酯。该增粘剂优选为低粘度液状,其粘度没有限定,但优选25℃下在1至500mPa·s的范围内。另外,该增粘剂的含量没有限定,但优选相对于本组合物的合计100质量份在0.01至10质量份的范围内。
在本发明中,作为特别优选的增粘剂,可举例示出含有氨基的有机烷氧基硅烷与含有环氧基的有机烷氧基硅烷的反应混合物。这样的成分为改善固化性有机硅组合物在固化途中对接触的各种基材的初始粘接性、特别是对未清洗被粘物的低温粘接性的成分。这样的反应混合物公开在日本特公昭52-8854号公报、日本特开平10-195085号公报中。
作为具有构成这样的成分的含有氨基的有机基团的烷氧基硅烷,可举例示出:氨基甲基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)氨基甲基三丁氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-苯胺基丙基三乙氧基硅烷。
另外,作为含有环氧基的有机烷氧基硅烷,可举例示出:3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷。
这些具有含有氨基的有机基团的烷氧基硅烷与具有含有环氧基的有机基团的烷氧基硅烷的比率按摩尔比计优选在(1:1.5)至(1:5)的范围内,特别优选在(1:2)至(1:4)的范围内。该成分可以通过将如上所述的具有含有氨基的有机基团的烷氧基硅烷与具有含有环氧基的有机基团的烷氧基硅烷混合,在室温下或者加热下进行反应而容易地合成。
特别是,在本发明的固化性热熔有机硅组合物中,根据日本特开平10-195085号公报所记载的方法,在使具有含有氨基的有机基团的烷氧基硅烷与具有含有环氧基的有机基团的烷氧基硅烷反应时,特别优选含有特别通过醇交换反应使其环化而成的、由通式:
[化学式1]
{式中,R1为烷基、烯基或烷氧基,R2为相同或不同的选自由通式:
[化学式2]
(式中,R4为亚烷基或亚烷基氧基亚烷基,R5为一价烃基,R6为烷基,R7为亚烷基,R8为烷基、烯基或酰基,a为0、1或2。)
所示的基团组成的组中的基团,R3为相同或不同的氢原子或烷基。}
所示的碳杂氮硅三环衍生物。作为这样的碳杂氮硅三环衍生物,可举例示出以下的结构所示的一分子中具有硅原子键合烷氧基或硅原子键合烯基的碳杂氮硅三环衍生物。
[化学式3]
(式中,Rc为选自甲氧基、乙氧基、乙烯基、烯丙基以及己烯基中的基团。)
另外,在本发明中,也可以将由下述结构式所示的杂氮硅三环衍生物用作增粘剂。
[化学式4]
式中的R1为相同或不同的氢原子或烷基,特别是,作为R1,优选氢原子或甲基。另外,上式中的R2为选自由氢原子、烷基以及由通式:-R4-Si(OR5)xR6 (3-x)所示的含有烷氧基甲硅烷基的有机基团组成的组中的相同或不同的基团,但R2的至少一个为该含有烷氧基甲硅烷基的有机基团。作为R2的烷基,可举例示出甲基等。另外,在R2的含有烷氧基甲硅烷基的有机基团中,式中的R4为二价有机基团,可举例示出亚烷基或亚烷基氧基亚烷基,特别优选亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚甲基氧基亚丙基、亚甲基氧基亚戊基。另外,式中的R5为碳原子数1至10的烷基,优选为甲基、乙基。另外,式中的R6为取代或未取代的一价烃基,优选为甲基。另外,式中的x为1、2或3,优选为3。
作为这样的R2的含有烷氧基甲硅烷基的有机基团,可举例示出如下述的基团。
-(CH2)2Si(OCH3)2(CH2)2Si(OCH3)2CH3
-(CH2)3Si(OC2H5)2(CH2)3Si(OC2H5)(CH3)2
-CH2O(CH2)3Si(OCH3)3
-CH2O(CH2)3Si(OC2H5)3
-CH2O(CH2)3Si(OCH3)2CH3
-CH2O(CH2)3Si(OC2H5)2CH3
-CH2OCH2Si(OCH3)2CH2OCH2Si(OCH3)(CH3)2
上式中的R3为选自由取代或未取代的一价烃基、碳原子数1至10的烷氧基、环氧丙氧基烷基、环氧乙基烷基以及酰氧基烷基组成的组中的至少一种基团,作为R3的一价烃基,可举例示出甲基等烷基,作为R3的烷氧基,可举例示出甲氧基、乙氧基、丙氧基,作为R3的环氧丙氧基烷基,可举例示出3-环氧丙氧基丙基,作为R3的环氧乙基烷基,可举例示出4-环氧乙基丁基、8-环氧乙基辛基,作为R3的酰氧基烷基,可举例示出乙酰氧基丙基、3-甲基丙烯酰氧基丙基。特别是,作为R3,优选烷基、烯基、烷氧基,更优选烷基或烯基,特别优选举例示出选自甲基、乙烯基、烯丙基以及己烯基中的基团。
(G)成分的使用量没有限制,但从改善对难粘接基材的粘接性的观点考虑,优选在组合物整体的0.1至1.0质量%的范围内,更优选在0.2至1.0质量%的范围内。另外,(G)成分的调配量相对于(A)成分和(B)成分的合计100质量份可以在5至50质量份的范围内,也可以在5至40质量份的范围内。
[(H)成分]
(H)成分是(A)成分以外的热熔性的微粒,具体而言,是熔点在30至160℃的范围内的有机系的蜡。这样的(H)成分可举例示出选自各种热熔性的合成树脂、蜡类、脂肪酸金属盐等中的一种以上。该蜡成分在高温(150℃)下呈现低的运动粘度,形成流动性优异的熔融物。另外,通过并用所述(A)至(C)成分,由本组合物组成的熔融物内的蜡成分在高温下向组合物整体迅速扩散,由此呈现如下效果:降低应用了熔融的组合物的基材面与组合物整体的粘度,并且急剧降低基材与熔融组合物的表面摩擦,使组合物整体的流动性大幅上升。因此,相对于其他成分的总量,仅添加极少量,就能够大幅改善熔融组合物的粘度和流动性。
蜡成分只要满足上述的滴点以及熔融时的运动粘度的条件,也可以为石蜡等石油系蜡类、巴西棕榈蜡等天然蜡、褐煤酸酯蜡等合成蜡,但从本发明的技术效果的观点考虑,优选为脂肪酸金属盐、赤藓糖醇衍生物的脂肪酸酯组成的热熔成分,特别优选为硬脂酸、棕榈酸、油酸、异壬酸等高级脂肪酸的金属盐、季戊四醇四硬脂酸酯、二季戊四醇己二酸硬脂酸酯、甘油三-18-羟基硬脂酸酯、季戊四醇全硬脂酸酯。在此,上述的脂肪酸金属盐的种类也没有特别限制,可优选举例示出:锂、钠、钾等碱金属盐;镁、钙、钡等碱土类金属盐;或锌盐。
作为蜡成分,特别优选的是,游离脂肪酸量为5.0%以下、特别优选为4.0%以下、0.05%至3.5%的脂肪酸金属盐、赤藓糖醇衍生物。作为这样的成分,例如,可举例示出至少一种以上的硬脂酸金属盐。具体而言,最优选使用选自硬脂酸钙(熔点150℃)、硬脂酸锌(熔点120℃)以及硬脂酸镁(熔点130℃)、季戊四醇四硬脂酸酯(熔点60至70℃)、季戊四醇己二酸硬脂酸酯(熔点55至61℃)、季戊四醇全硬脂酸酯(熔点62至67℃)等的、熔点为150℃以下的热熔成分。
就蜡成分的使用量而言,在将组合物整体设为100质量份的情况下,其含量在0.01至5.0质量份的范围,可以为0.01至3.5质量份、0.01至3.0质量份。如果蜡成分的使用量超过所述上限,则有时由本发明的颗粒状固化性有机硅组合物得到的固化物的粘接性和机械强度会变得不充分。另外,如果使用量小于所述的下限,则有时会无法实现加热熔融时的充分的流动性。
进一步地,在本组合物中,只要不损害本发明的目的,作为其他任选成分,也可以含有:氧化铁(氧化铁红)、氧化铈、二甲基硅烷醇铈、脂肪酸铈盐、氢氧化铈、锆化合物等耐热剂;染料、白色以外的其他颜料、阻燃性赋予剂、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼酸锌以及磷腈等缓热剂、水滑石、氧化铋、氧化钇等离子捕捉剂/pH调节剂、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、钼酸锌、磷腈等阻燃剂、受阻酚化合物、受阻胺化合物、硫醚化合物等抗氧化剂、纯铁、硅钢、铁-钴合金、铁-镍合金、铁-铬合金、铁-铝合金、羰基铁、不锈钢、或含有这些中的一种或两种以上的复合材料等软磁性颗粒、无机系阻燃剂(例如氢氧化铝等水合金属系化合物)、卤素系阻燃剂、磷系阻燃剂、有机金属盐系阻燃剂、硅油、硅橡胶、聚异戊二烯、1,2-聚丁二烯、1,4-聚丁二烯等聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、羧基末端丁二烯丙烯腈橡胶、聚氯丁二烯、聚(氧亚丙烯)、聚(氧四亚甲基)二醇、聚烯烃二醇、聚-ε-己内酯等热塑性弹性体、聚硫橡胶、氟橡胶等低应力化剂、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3、别称:PZT)、氧化铝(Al2O3、别称:氧化铝)、氧化锆(ZrO2、别称:二氧化锆)、氧化镁(MgO、别称:氧化镁)、二氧化硅(SiO2、别称:氧化硅)、二氧化钛(TiO2、别称:氧化钛)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、钛锆酸钡钙(别称:BCTZ)、聚偏氟乙烯等电介质陶瓷、氯化铜、碘化亚铜、乙酸铜、硬脂酸铈等金属盐稳定剂;受阻胺系、受阻酚系、含硫化合物系、丙烯酸酯系、磷系有机化合物等抗氧化剂或耐热稳定剂;二苯甲酮系、水杨酸酯系、苯并三唑系等紫外线吸收剂或耐候剂、光稳定剂等。
[本组合物的使用]
本组合物可以通过其制造工序获取粒状、颗粒状、粒料状、片状中的任一种形态。在此,粒状或颗粒状的组合物能够通过公知的方法将其进一步压片成型,以粒料状成型物或片状成型物的形态来使用。
在此,“粒料”以及“料片”是由树脂组合物组成的粒状的压片成型物的一般称呼或通称。粒料/料片的形状没有限定,通常为球状、椭圆球状或圆柱状。另外,粒料的大小没有限定,例如,具有500μm以上的平均粒径或当量圆直径,也可以具有1mm以上的平均粒径或当量圆直径。
[固化性有机硅组合物的制造方法]
本组合物能够通过将(A)成分至(E)成分,还有其他任选成分在100℃以下的温度下进行粉体混合,来制造成粒状的组合物。本制造方法中使用的粉体混合机没有限定,可举例示出:单轴或双轴的连续混合机、双辊混合机、罗斯搅拌机、霍巴特搅拌机、牙科材料混合器(dental mixer)、行星式搅拌机、捏合机、Labo Millser、小型粉碎机、亨舍尔混合机,优选Labo Millser、小型粉碎机、亨舍尔混合机。通过这些混合机能够制成粉体的固化性有机硅组合物,通过用压片机等将所述粒状的组合物压实,能够生产出转移成型用固化性料片组合物。
特别是,在希望将本组合物用于压缩成型等的情况下,优选在超过仅通过机械力进行混合的程度、150℃以下的温度下用单轴或双轴的连续混合机、双辊、罗斯混合机、捏合机等进行熔融混炼,从而成型为在组成上均匀化的颗粒状或片状的形态来使用。
这是因为,在压缩成型中材料的移动少,因此与转移成型不同,需要完全均匀化的组合物。例如,由平均厚度为100至1000μm的固化性有机硅组合物组成的片材具有热熔性,在高温下具有加热固化性,因此特别是在用于压缩成型、真空层压等的情况下,在操作作业性以及熔融特性优异的方面是有利的。另外,由粒径为0.1至10mm的固化性有机硅组合物组成的颗粒具有热熔性,在高温下具有加热固化性,因此特别能够优选适用于密封或粘接大面积的压缩成型。这样的片状、颗粒状的组合物能够通过将用所述方法得到的固化性粒状组合物用连续混炼机等熔融混炼或将本组合物的构成成分分别恒定地供给到连续混炼机进行熔融混炼后,用后述的方法进行片状化或颗粒化来生产。
[固化性有机硅片材的制造方法]
本发明的固化性有机硅片材的特征在于,以(A)至(E)成分为必须成分,含有其他成分作为任选成分,其制造方法包括以下工序1至3。
工序1:将固化性有机硅组合物的构成成分一边加热熔融一边混合的工序;
工序2:将工序1中得到的加热熔融后的混合物层叠于具备至少一个剥离面的膜之间的工序;
工序3:使工序2中得到的层叠体在辊之间拉伸,成型具有特定膜厚的固化性有机硅片材的工序。
在此,“具有热熔性”是指软化点在50℃至200℃的范围内,具有通过加热而软化或流动的性质。
[工序1]
上述工序1是将本发明的固化性有机硅组合物的构成成分一边加热熔融一边混炼的工序,通过对具有加热熔融性的混合物在其软化点以上的温度、优选在50℃至150℃、更优选在50至120℃的温度范围内进行加热混炼,使组合物整体熔融或软化,从而能够将(A)至(E)成分以及任选成分整体均匀地分散。
工序1中的混合装置没有限定,只要是具备加热/冷却功能的捏合机、班伯里密炼机、亨舍尔混合机、行星式混合机、双辊式捏合机、三辊式捏合机、罗斯式混合机、LABOPLASTOMILL等分批(间歇)式、具备加热/冷却功能的单轴挤出机、双轴挤出机等连续式加热混炼装置即可,没有特别限定,但根据处理时间的效率和剪切发热的控制能力来选择。如果在处理时间的方面考虑,则可以为单轴挤出机、双轴挤出机等连续式的加热混炼装置,也可以为LABO PLASTOMILL等间歇式的混合机。其中,从固化性有机硅片材的生产效率的观点考虑,优选使用单轴挤出机、双轴挤出机等连续式的加热混炼装置。
存在下述实际利益:在经过工序2而在工序3中使该混合物加压成型为片状的情况下,能够通过一次加压形成均匀的薄层状的成型片材,能够避免成型不良、片材字体的裂纹。一方面,温度低于所述下限时,软化变得不充分,有时即使使用机械力也难以得到各成分整体上均匀分散的熔融或软化的混合物,这样的混合物经过工序3在工序4中,即使将该混合物加压成型为片状,有时也无法形成均匀的薄层状的成型片材,成为片材的破损/裂纹的原因。反之,如果温度超过所述上限,则有时固化剂在混合时会反应,整体显著增粘或固化而失去热熔性,形成固化物,因此不优选。因此,(D)成分优选使用由其软化点为混炼温度以上的热塑性树脂分散或胶囊化的微粒状的含有铂的氢化硅烷化反应催化剂。
作为将本发明的构成成分投入到上述混炼装置中的方法,可以将各成分分别恒定地供给到混炼装置,也可以将全部构成成分进行粉体混合而制成粒状的固化性有机硅组合物后投入到混炼装置。
[工序2]
工序2是将工序1中得到的加热熔融后的混合物层叠于具备至少一个剥离面的膜之间的工序,是为了在工序3中进行加压成型的预备工序。通过形成将工序1中得到的混合物夹入膜之间的层叠体,从该膜上进行由辊拉伸进行的加压成型,能够得到片状的成型物,且在成型后,能够利用剥离面从该片状的成型物上仅去除膜。
取决于得到的固化性有机硅片材的使用形态,但优选两张膜均具有剥离面,特别优选在工序2中,将工序1中得到的混合物层叠于各个膜的剥离面之间。通过采用这样的层叠形态,经过工序3中的加压成型、之后的任意裁断,能够得到将薄层状的固化性有机硅片材夹在剥离性膜之间的、能够从两面剥离的层叠片材,在使用时,不用担心会损坏形成的固化性有机硅片材,能够剥下两面的膜而仅使固化性有机硅片材露出。
工序2中使用的膜的基材没有特别限定,可举例示出纸板、瓦楞纸板、粘土涂层纸、聚烯烃层压纸,特别举例示出聚乙烯层压纸、合成树脂膜/片、天然纤维布、合成纤维布、人工皮革布、金属箔。特别优选合成树脂膜/片,作为合成树脂,可举例示出:聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙。特别是在要求耐热性的情况下,优选聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜等耐热性合成树脂的膜。另一方面,在显示设备等要求视觉确认性的用途中,优选透明基材,具体而言,优选聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、PEN等透明材料。
膜的厚度没有特别限制,但通常为5至300μm左右。
优选的是,膜具备至少一个剥离层,该剥离层与工序1中得到的混合物接触。由此,经过工序2和工序3,能够从膜容易地剥离加压成型后的热熔性的固化性有机硅片材。剥离层有时也称为剥离衬底、隔离件、脱模层或剥离涂层,优选为有机硅系剥离剂、氟系剥离剂、醇酸系剥离剂或氟有机硅系剥离剂等具有剥离涂布能力的剥离层,也可以是在基材表面物理地形成微细的凹凸,或不易与本发明的热熔性的固化性有机硅片材附着的基材其本身。
在工序2中,将工序1中得到的混合物层叠于两张膜之间。其工序没有特别限制,通过在工序1中得到的混合物通过在一方的膜的剥离层上排出或涂布来供给,从该混合物上贴合另一方的膜的剥离层来形成层叠体。此时,在连续的固化性有机硅片材的制造工序中,各膜经由旋转式辊搬运到工序1的混合物的供给位置,进行向膜之间的层叠操作。
工序2中的向工序1中得到的混合物的膜之间的供给量能够根据其制造速度、规模来设计。作为一个示例,可以以1至10kg/小时的供给量,将工序2中得到的混合物供给至膜之间,但不言而喻的是并不限定于此。其中,在工序2中,将工序1中得到的混合物层叠于膜之间的量需要根据在工序3中设计的固化性有机硅片材的平均厚度来决定,且需要为在工序3中能够进行压延加工的厚度。
在工序1中得到的混合物的加热熔融粘度低、富有流动性的情况下,优选的是,在工序2中,工序1中得到的加热熔融后的混合物使用模具一边成型为膜状一边排出,层叠于膜之间。在此,模具用于将该混合物临时成型,其种类、临时成型时的厚度没有特别限制,可以使用T型模具,临时成型为具有100至2000μm(=2mm)的范围的厚度的大致片状,且优选。
在工序1中得到的混合物的加热熔融粘度低、富有流动性的情况下,在上述的临时成型后,在作为工序3的前一工序或工序3中,优选包括对工序2中得到的层叠体整体进行冷却或温度调节的工序。这是为了通过将加热熔融物冷却而成为固体状,有效地进行工序3中的加压成型。该冷却工序没有特别限制,但可以通过将利用冷却辊等将供给或层叠至膜上的混合物使用空冷或者冷却溶剂等冷却单元在-50℃至室温的范围内进行冷却来进行。需要说明的是,关于温度调节的详细情况,在工序3中进行说明。
另一方面,在工序1中得到的混合物的加热熔融粘度高、流动性不足的情况下,在工序2中也可以将半固体状混合物供给至膜上并层叠而不进行临时成型。
[工序3]
工序3是使上述的工序2中得到的层叠体在辊之间拉伸,是成型具有特定膜厚的固化性有机硅片材的工序,是从膜上对工序1中得到的混合物进行加压拉伸从而成型为均匀的固化性有机硅片材的形态的工序。
工序3中的压延加工能够对工序2中得到的层叠体使用辊压延等公知的压延方法。特别是,在辊压延的情况下,具有能够通过调整辊之间的间隙来设计所期望的厚度的固化性有机硅片材的优点,例如,通过以平均厚度在10至2000μm的范围内将辊之间的间隙调整为固定并进行压延,能够得到平坦性优异且上述的片材表面和片材内部的缺陷极少的固化性有机硅片材。更详细而言,在辊压延的情况下,特别优选的是,在相对于作为目的的有机聚硅氧烷固化物膜的平均厚度为1.5至4.0倍的范围内调整辊之间的间隙。
通过工序3进行拉伸,由此能够得到实质上平坦的、厚度为10至2000μm的固化性有机硅片材。将工序1中的加热熔融后的混合物通过工序2以层叠于剥离性膜之间的形态进行辊拉伸,由此能够得到包含低缺陷且基于剥离的操作作业性优异的、具有热熔性的固化性有机硅片材的剥离性层叠体。
[工序3中的温度调节]
在工序3中,在使工序2中得到的层叠体在辊之间拉伸的情况下,优选的是,该辊还具备温度调节功能,在辊压延时进行层叠体整体的温度调节,根据需要进行加热或冷却。通过该温度调节,具有下述实际利益:能够稳定地保持辊之间的间隙,改善所得到的热熔性的固化性有机硅片材的平坦性和均匀性(膜厚的均匀性)。具体的温度调节的范围可以根据膜的耐热性、固化性有机硅片材的厚度(设计厚度)、其反应性等来适当设计,但大致在5至150℃的范围内。
[裁断工序]
通过工序3,能够得到在剥离性膜之间加装有热熔性的固化性有机硅片材的剥离性层叠体,但也可以任意具有对包含该固化性有机硅片材的层叠体进行裁断的工序。另外,该固化性有机硅片材还可以包括由卷绕装置卷绕的工序。由此,能够得到包含期望的尺寸的热熔性的固化性有机硅片材的剥离性层叠体。
[层叠体]
由以上的工序得到的层叠体为具备如下结构的层叠体:由本发明中的(A)至(E)成分以及任选成分组成、实质上平坦的、厚度为10至2000μm的具有热熔性的固化性有机硅片材层叠于具备至少一个剥离面的膜之间。需要说明的是,该膜可以均具备剥离面,且优选。
[固化性有机硅片材]
通过本发明的制造方法得到的固化性有机硅片材具有热熔性,在加热熔融时显示粘合性/粘接性,因此成型性、间隙填充性以及粘合力优异,能够用作芯片贴装膜、膜粘接剂、膜密封剂。另外,也能够优选用作压缩成型用、压制成型用、真空层压用固化性有机硅片材。
具体而言,通过本发明的制造法得到的固化性有机硅片材在从剥离性膜剥下后,配置于半导体等的期望部位,使对凹凸、间隙发挥了间隙填充性的膜粘接层形成于被粘物,进行被粘物之间的临时固定、配置以及贴合,进一步地,也可以将该固化性有机硅片材加热至150℃以上,使被粘物之间通过该固化性有机硅片材的固化物粘接。需要说明的是,剥离性膜可以在加热固化性有机硅片材而使固化物形成之后剥离,也可以根据该固化性有机硅片材的用途以及使用方法来选择剥离时机。
该固化性有机硅片材由于热熔性,因此通过在最终固化前加热该片材,使其柔软化或流动化,例如,即使在被粘物的被粘面存在凹凸,也能够无间隙地填充凹凸、间隙而形成粘接面。作为该固化性有机硅片材的加热方法,例如能够使用各种恒温槽、加热板、电磁加热装置、加热辊等。为了更高效地进行贴合和加热,例如优选使用电热压机、隔膜方式的层压机、辊层压机等。
[颗粒状固化性有机硅组合物的制造方法]
本组合物是至少包含上述(A)至(E)成分的组合物整体超过仅通过机械力进行混合的程度而在组成上均匀化的颗粒形态。这样的颗粒状组合物优选通过伴随加热的组合物整体的熔融混炼而得到,更具体而言,优选将(A)成分至(E)成分、还有其他任选成分在50℃至150℃、更优选50至120℃的温度范围内,由单轴或双轴连续混合机、双辊、罗斯混合机、捏合机等熔融混炼后,成型为颗粒状来使用。以下举例示出具体的生产方法。
本发明的颗粒状固化性有机硅组合物的制造方法包括:
将包含上述(A)成分至(E)成分、还包含其它任选成分、且(E)成分的含量相对于(A)至(D)成分的合计100质量份为400至3000质量份的范围内的固化性有机硅组合物在50℃至150℃、更优选在50至120℃的温度范围内进行熔融混炼后,成型为平均粒径在0.1至10.0mm的范围内的颗粒状的工序,只要是通过熔融混炼成型为颗粒状即可,没有特别限制,但例如包括以下工序1至3。
工序1:将固化性有机硅组合物的构成成分在50℃至150℃、更优选在50至120℃的温度范围内一边加热熔融一边混炼的工序;
工序2:将工序1中得到的加热熔融后的混合物一边排出一边冷却的工序;
工序3:使工序2中得到的混合物进行切断或者破坏而成型为颗粒状的固化性有机硅组合物的工序。
[工序1]
上述工序1是将本发明的固化性有机硅组合物的构成成分在50℃至150℃、更优选在50至120℃的温度范围内一边加热熔融一边混炼的工序,通过将具有加热熔融性的混合物在其软化点以上的温度、优选在50℃至120℃的温度范围内进行加热混炼,使组合物整体熔融或软化,能够使(A)至(E)成分以及任选成分整体均匀地分散。
工序1中的混合装置没有限定,只要是具备加热/冷却功能的捏合机、班伯里密炼机、亨舍尔混合机、行星式混合机、双辊式捏合机、三辊式捏合机、罗斯式混合机、LABOPLASTOMILL等分批(间歇)式、具备加热/冷却功能的单轴挤出机、双轴挤出机等连续式加热混炼装置即可,没有特别限定,但根据处理时间的效率和剪切发热的控制能力来选择。如果在处理时间的方面考虑,则可以为单轴挤出机、双轴挤出机等连续式的加热混炼装置,也可以为LABO PLASTOMILL等间歇式的混合机。其中,从颗粒状固化性有机硅组合物的生产效率的观点考虑,优选使用单轴挤出机、双轴挤出机等连续式加热混炼装置。
该混合物经过工序2在工序3中制成颗粒状,但如果温度低于所述下限,则软化变得不充分,即使使用机械力,有时也难以得到各成分均匀分散在整体中的熔融或软化的混合物,这样的混合物有时各成分的均匀性不够优异,将得到的颗粒状固化性有机硅组合物用于成型工序时,有时无法得到均匀的固化物。反之,如果温度超过所述上限,则有时固化剂在混合时会反应,整体显著增粘或固化而失去热熔性,形成固化物,因此不优选。因此,作为(D)成分,优选使用其软化点在混炼温度以上的热塑性树脂中分散或胶囊化的微粒状的氢化硅烷化反应催化剂。
作为将本发明的构成成分投入到上述混炼装置中的方法,可以将各成分分别恒定地供给到混炼装置中,也可以通过机械力等将全部构成成分进行粉体混合,制成粒状的固化性有机硅组合物后投入到混炼装置中。
[工序2]
工序2是将通过工序1熔融混炼的混合物从混炼机中排出的工序。混合物可以以任何形状排出,但由于通过工序3混合物被切断/破坏而成为颗粒状,因此优选形成为容易进行切断以及破坏的形状。例如,可举例示出直径为0.5至5.0mm左右的棒状(股线状)、厚度为0.5至5.0mm左右的片状。为了在工序3中进行颗粒化,优选混合物为无粘合性的固体,因此排出的混合物需要通过自然冷却或急冷使其温度降低至室温附近。作为急冷的方法,可举例示出使用冷却器的方法、水冷等。
[工序3]
工序3是将工序2中排出的混合物切断或破坏而进行颗粒化的工序。混合物在室温下为仅通过剪切应力就能够破坏的程度的硬度的情况下,能够通过两根辊等进行破坏并进行颗粒化。在此,通过本工序3得到的颗粒尺寸和形状能够通过控制工序2排出的混合物的尺寸以及辊的间隙进行某种程度的调整,在本发明中,颗粒状成型物的平均粒径需要在0.1至10.0mm的范围内。另外,在无法用辊等破坏混合物的情况下,也能够在工序2中作为棒状的混合物排出,一边冷却一边用旋转切割机等切断成规定尺寸,由此得到颗粒。
通过本发明的制造方法得到的颗粒状的固化性有机硅组合物在组成上高度均匀化,因此在压缩成型、压制成型、层压等成型时不易发生组合物的不均匀化、物理性移动。因此,具有容易将组合物整体均匀地成型、即使在不产生剪切压力的成型工序中也能够优选应用的优点。需要说明的是,即使对该颗粒状组合物进行二次成型,也不会失去上述优点,因此也可以利用压片机等对该颗粒状的固化性有机硅组合物进行压缩或压片成型,作为转移成型用的料片或粒料使用
[固化物]
上述固化性有机硅组合物除了具有热熔性,熔融(热熔)时的流动性、操作作业性以及固化性优异以外,还通过固化,以室温至高温下的高硬度、低线膨胀系数以及强弯曲强度为代表的机械强度优异,因此是强韧的,且与基材的接合强度优异,因此形成在半导体用构件等优选的固化物。在后述的成型方法的关系上,本组合物优选通过80℃至200℃的范围内的加热固化而固化。需要说明的是,在本发明中,根据(A)成分、(E)成分的种类以及(D)成分的量的范围,能够容易地将固化物的线膨胀系数、弯曲强度以及硬度等物理性质设计成以下优选的范围。
[固化物的线膨胀系数]
将上述组合物固化而成的固化物在25℃至200℃的范围内的平均线膨胀系数为30ppm/℃以下,优选为20ppm/℃以下,更优选为15ppm/℃以下。只要在该范围内,平均线膨胀系数与所使用的基板之差小,因此能够使得到的一体成型物内的残留应力变低,能够改善设备的可靠性。
[固化物的弯曲强度]
进一步地,为了优选作为要求高硬度且高强度的半导体的密封材料,通过JIS K6911-1995“热固化性塑料一般试验方法”中规定的方法测定出的固化物的弯曲强度优选为15MPa以上,或者20MPa以上。
[固化物的硬度]
从优选作为半导体等保护构件的观点考虑,将本组合物固化而得到的固化物的25℃下的D型硬度计的硬度优选为20以上。需要说明的是,该D型硬度计的硬度可以依照JIS K6253-1997“加硫橡胶和热塑性橡胶的硬度试验方法”,通过D型硬度计来求出。
[固化物的成型方法]
本组合物可以通过至少包括以下工序(I)至(III)的方法固化。
(I)将本组合物加热至100℃以上,进行熔融的工序;
(II)将所述工序(I)中得到的固化性有机硅组合物注入模具的工序、或者通过合模使所述工序(I)中得到的固化性有机硅组合物遍布模具的工序;以及
(III)使所述工序(II)中注入的固化性有机硅组合物固化的工序。
本组合物能够优选使用包括如下工序的成型方法:覆盖工序,一次进行半导体元件的包覆成型和底部填充(所谓的模具底部填充法)。进一步地,本组合物由于上述的特性,也能够优选用于包括以下工序的成型方法:覆盖工序,覆盖搭载单个或多个半导体元件的半导体基板(包括晶圆基板)的表面,且以半导体元件的间隙由该固化物填充的方式进行包覆成型(包括所谓的晶片注塑)。
在上述工序中,能够使用转移成型机、压缩成型机、注射成型机、辅助活塞式成型机、滑动式成型机、双活塞式成型机、低压封入用成型机、真空层压机等。特别是,本发明组合物能够出于通过转移成型和压缩成型得到固化物的目的优选利用。
最后,在工序(III)中,对在工序(II)中注入(应用)的固化性有机硅组合物进行固化。
从优选作为半导体等保护构件的观点考虑,将本组合物固化而得到的固化物的25℃下的D型硬度计的硬度优选为20以上。需要说明的是,该D型硬度计的硬度可以依照JIS K6253-1997“加硫橡胶和热塑性橡胶的硬度试验方法”,通过D型硬度计来求出。
[组合物的用途]
本组合物具有热熔性,熔融(热熔)时的流动性、操作作业性以及固化性优异,因此优选作为半导体用的密封剂、底部填充剂;SiC、GaN等功率半导体用的密封剂、底部填充剂;发光二极管、光电二极管、光电晶体管、激光二极管等光半导体用的密封剂、光反射材料;电气/电子用的粘接剂、灌封剂、保护剂、涂层剂。另外,本组合物具有热熔性,因此也优选作为转移成型、压缩成型或者注塑成型用的材料。特别是,优选用作成型时使用模具底部填充法、晶片注塑法的半导体用的密封剂。进一步地,将本组合物制成片状而成的片材也可以用作固化性的膜粘接剂、线膨胀系数不同的两种基材之间的应力的缓冲层。
本组合物如上所述,优选作为半导体用密封剂等,在通过使用以往公知的密封剂(包含环氧密封剂等非有机硅系的热熔性密封剂)的包覆成型法、底部填充法、将这些一次进行的模具底部填充法、晶片注塑法等成型方法来密封半导体等的工序中,通过置换以往公知的密封剂的一部分或全部来使用,能够制造半导体封装、功率半导体模块、MEMS、微传感器(指纹传感器)等小型集成器件、包含磁性体颗粒的线圈等磁性构件、用于可穿戴器件等的挠性基板(伸缩性布线基板)、与电气配线板或连接器连接的光波导等半导体/光学构件。例如,本发明的固化性有机硅组合物可以通过替换日本特开2021-097123、日本特开2021-024945、日本特开2020-132771、日本特开2020-132750、日本特开2020-125399、日本特开2020-123670、日本特开2020-084094、日本特开2020-088055、日本特开2019-006905、日本特开2018-188494、日本特开2017-179185、日本特开2020-023643、日本特开2020-063459、日本特开2020-090634、日本特开2020-088055、日本特开2020-107767、日本特开2021-080411、日本特开2021-036013、日本特开2020-152844、日本特开2020-158684、日本特开2021-019031、日本特开2021-059741、日本特开2020-057775、日本特开2021-015985、日本特开2015-114390、日本特开2016-177106等中记载的密封剂(特别是包含有机硅弹性体密封剂、包含功能性填料的糊剂以及热熔性的密封剂)的一部分或全部来使用。需要说明的是,根据需要,也可以将应用于这些密封剂组合物的技术要素应用于本发明,对本发明的组合物的组成、固化物的物性以及熔融特性等进行调整,且优选。
[固化物的用途]
本发明的固化物的用途没有特别限制,但本发明组合物具有热熔性,成型性优异,且固化物具有优异的粘接特性、高弹性模量以及低线膨胀系数。因此,将本组合物固化而成的固化物能够优选用作半导体装置用构件,能够优选用作半导体元件、IC芯片等的密封材料、或光半导体装置的光反射材料。
具备由本发明的固化物组成的构件的半导体装置没有特别限制,特别是优选为功率半导体装置、光半导体装置以及搭载有可伸缩或变形的挠性半导体装置的半导体装置。
实施例
通过实施例和比较例,对本发明的热熔性的固化性有机硅组合物及其制造方法进行详细说明。需要说明的是,式中,Me、Ph、Vi分别表示甲基、苯基、乙烯基。另外,对于各实施例、比较例的固化性有机硅组合物,通过以下的方法对其软化点和熔融粘度进行了测定。另外,将固化性有机硅组合物在180℃下加热2小时,制作固化物,通过以下的方法测定出各种基材粘接力。将结果示于表1。
[固化性有机硅组合物的软化点]
将固化性有机硅组合物成型为的圆柱状的粒料。将该粒料放置于设定为25℃至100℃的加热板上,从上方持续按压10秒100克重的载荷,去除载荷后,测定出该粒料的变形量。将高度方向的变形量成为1mm以上的温度设为软化点。
[熔融粘度]
固化性有机硅组合物的180℃下的熔融粘度通过高化式流动试验仪CFT-500EX(株式会社岛津制作所制造),在100kgf的加压下,使用直径1.0mm的喷嘴进行了测定。
[固化特性]
依照JIS K 6300-2:2001“未硫化橡胶-物理特性-第二部:通过振动式硫化试验机进行的硫化特性的求法”中规定的方法,使用CURELASTOMETER(Alpha Technologies公司制的PREMIERMDR),在成型温度(180℃)下进行600秒钟硫化,对固化性有机硅组合物测定出固化特性。需要说明的是,就测定而言,计量约5g固化性热熔有机硅组合物的块,利用厚度为50μm的PET膜夹持后,载于下侧模具,关闭上侧模具的时间点作为测定开始。需要说明的是,使用橡胶用R型模具,振幅角度设为0.53°,振动频率设为100次/分钟,将扭矩区间设为最大230kgf·cm,进行了测定。作为测定结果,以秒的单位读取出超过扭矩值1dNm之前所需的时间(ts-1)。
[保存稳定性]
将固化性有机硅组合物在40℃的烘箱中进行一周熟化,通过所述的方法测定固化特性,读取出ts-1的值。
[固化物的弯曲强度]
将固化性有机硅组合物在180℃下加热2小时,制作出固化物。通过JIS K 6911-1995“热固化性塑料一般试验方法”中规定的方法来测定出该固化物的弯曲强度。
[模具剪切强度]
在25mm×75mm的各种基材上,将固化性有机硅组合物以每处约500mg设置于四处。接着,对该组合物盖上厚度1mm的10mm见方的玻璃制芯片(chip),在180℃的温度条件下,在通过1kg的板使其热压接的状态下加热2小时来固化。然后,冷却至室温,利用剪切强度测定装置(西进商事株式会社制的bond tester SS-100KP)测定出模具剪切强度。
[固化物的线膨胀系数曲线]
通过上述的方法将固化性有机硅组合物固化,制作出固化物。通过真空理工(株)制的TM9200,在20℃至200℃的温度范围内对该固化物测定出线膨胀系数。
以下,通过参考例1、2所示的方法,制备包含氢化硅烷化反应催化剂的有机聚硅氧烷树脂,通过参考例3、4所示的方法,调整该有机聚硅氧烷树脂微粒。通过软化点/熔融粘度的有无来评价其热熔性的有无。需要说明的是,在参考例中,作为氢化硅烷化反应催化剂的铂络合物中所使用的1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二硅氧烷记为“1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷”。
[参考例1]
向1L的烧瓶中投入在25℃为白色固体状的、由平均单元式:
(PhSiO3/2)0.80(Me2ViSiO1/2)0.20
所示的树脂状有机聚硅氧烷550g溶解于甲苯450g中,制备出树脂状有机聚硅氧烷(1)的甲苯溶液。另外,该树脂状有机聚硅氧烷(1)的软化点为100℃,其150℃下的通过旋转粘度计测定出的粘度为30Pa·s。
[参考例2]
向1L的烧瓶中投入在25℃为白色固体状的、由平均单元式:
(PhSiO3/2)0.80(Me2ViSiO1/2)0.20
所示的树脂状有机聚硅氧烷的55质量%-甲苯溶液270.5g以及铂的1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物的1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷溶液(铂金属的含量=约4000ppm)0.034g,在室温(25℃)下均匀搅拌,制备出含有按质量单位计为10ppm的铂金属的树脂状有机聚硅氧烷(2)的甲苯溶液。另外,该树脂状有机聚硅氧烷(2)的软化点为100℃,其150℃下的通过旋转粘度计测定出的粘度为30Pa·s。
[参考例3:热熔性的有机聚硅氧烷树脂微粒(1)]
将参考例1中制备出的树脂状有机聚硅氧烷(1)的甲苯溶液通过40℃的喷雾干燥,一边去除甲苯一边进行微粒化,制备出正球状的热熔性有机硅微粒(1)。利用光学显微镜观测该微粒,其结果是,粒径为5至10μm,平均粒径为7.9μm。
[参考例4:热熔性的有机聚硅氧烷树脂微粒(2)]
将参考例2中制备出的含有铂的树枝状有机聚硅氧烷(2)的甲苯溶液通过40℃的喷雾干燥,一边去除甲苯一边进行微粒化,制备出正球状的热熔性有机硅微粒(2)。利用光学显微镜观测该微粒,其结果是,粒径为5至10μm,平均粒径为7.8μm。
[参考例5:树脂状有机聚硅氧烷溶液]
向(A1)参考例3中得到的树脂状有机聚硅氧烷微粒57.2g中加入:
(C1)由式:HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
所示的粘度5mPa·s的分子链两末端二甲基氢硅氧烷基封端二苯基硅氧烷(硅原子键合氢原子的含量=0.6质量%)2.9g、
(C2)由平均单元式:
(PhSiO3/2)0.4(HMe2SiO1/2)0.6
所示的一分子中具有两个以上硅原子键合氢原子的、粘度25mPa·s的支链状有机聚硅氧烷(硅原子键合氢原子的含量=0.65质量%)22.3g,
通过在60℃下搅拌30分,准备了透明的树脂状有机聚硅氧烷溶液1。
[实施例1至12、比较例1至4]
在本申请的实施例和比较例中,使用了以下成分。
(E)无机填料
(E1)平均粒径14.5μm的熔融二氧化硅(新日铁Materials Micron公司制的S6105P)
(E2)平均粒径0.7μm的熔融二氧化硅(新日铁Materials Micron公司制的SPH507M)
(E3)平均粒径17.0μm的熔融二氧化硅(新日铁Materials Micron公司制的S6050P)
(E4)平均粒径35nm的碳黑(Denka公司制的DENKA BLACK压制品)
(es)无机填料的处理剂
(es-1)由Me2ViSiO(Me2SiO)29Si(OMe)3所示的二甲基聚硅氧烷(粘度23mPas)
(es-2)由Me3SiO(Me2SiO)110Si(OMe)3所示的二甲基聚硅氧烷(H)蜡
(H)硬脂酸钙(川村化成制)
(A)热熔性的有机聚硅氧烷树脂
(A1)参考例3的热熔性的有机聚硅氧烷树脂微粒(1)
(A2)参考例4的热熔性的有机聚硅氧烷树脂微粒(2)*含有铂催化剂
(A3)参考例5的树脂状有机聚硅氧烷溶液1((A1)成分、(C1)成分、(C2)成分的混合物)
(B)有机硅氧烷化合物
(B1)由式:(ViMe2SiO1/2)0.75(PhSiO3/2)0.25
所示的粘度5mPa·s的分子末端含有乙烯基的支链状有机聚硅氧烷(乙烯基的含量=23质量%)
(B2)由式:(ViMe2SiO)2SiPh2
所示的粘度8mPa·s的分子末端含有乙烯基的直链状有机聚硅氧烷(乙烯基的含量=16质量%)
(B3)由式:(ViMe2SiO1/2)0.80(SiO4/2)0.20
所示的粘度3mPa·s的分子末端含有乙烯基的支链状有机聚硅氧烷(乙烯基的含量=27质量%)
(B4)由式:(Me2ViSiO1/2)0.55(Me3SiO1/2)0.05(SiO4/2)0.40
所示的粘度300mPa·s的分子末端含有乙烯基的支链状有机聚硅氧烷(乙烯基的含量=19质量%)
(B'1)由式:ViMe2SiO(MePhSiO)17.5SiViMe2
所示的粘度900mPa·s的分子末端含有乙烯基的直链状有机聚硅氧烷(乙烯基的含量=1.5质量%)
(B'2)由式:ViMe2SiO(MePhSiO)92SiViMe2
所示的粘度15,000mPa·s的分子末端含有乙烯基的直链状有机聚硅氧烷(乙烯基的含量=0.6质量%)
(B'3)由式:(MeViSiO)4
所示的粘度4mPa·s的环状甲基乙烯基聚硅氧烷(乙烯基的含量=30质量%)
(C)SiH硅氧烷
(C1)由式:HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
所示的粘度5mPa·s的分子链两末端二甲基氢硅氧烷基封端二苯基硅氧烷(硅原子键合氢原子的含量=0.6质量%)
(C2)由平均单元式:
(PhSiO3/2)0.4(HMe2SiO1/2)0.6
所示的一分子中具有两个以上硅原子键合氢原子的、粘度25mPa·s的支链状有机聚硅氧烷(硅原子键合氢原子的含量=0.65质量%)
(D)氢化硅烷化反应催化剂
(D1)含有4000ppm的Pt(0价)的1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物作为铂的含量的热塑性聚碳酸酯树脂(热塑性树脂的软化点=150℃)*在表1中通过铂金属量ppm表示
(F)抑制剂
(F1)甲基三-1,1-二甲基-2-丙氧基硅烷(沸点=245℃(1013.25hPa,相对于本组合物,按质量单位计为300ppm的量)
(F2)1-乙炔基-1-环己醇(相对于本组合物,按质量单位计为300ppm的量)
(G)增粘剂
(G1)双(三甲氧基硅烷基丙氧基甲基)乙烯基杂氮硅三环
(G2)双(三甲氧基硅烷基丙氧基甲基)烯丙基杂氮硅三环
(G3)由式:(Me2ViSiO1/2)0.2(MeEpSiO2/2)0.25(PhSiO3/2)0.55(HO1/2)0.005所示的含有环氧基的聚硅氧烷
对于实施例1至5、7至12、比较例1至4,按照以下所示的步骤,制备出均匀的粒状的白色或黑色的固化性有机硅组合物。另一方面,实施例6按照以下顺序将全部成分一并投入小型粉碎机中。在表1中示出各组合物的构成、份数、组合物中的SiH/Vi比。进一步地,在表2中示出各组合物的软化粘度、熔融粘度、TS-1、弯曲强度、线膨胀系数、模具剪切的值。<实施例1至5、7至12、比较例1至4>
将(E)无机填料、(H)蜡以及(es)无机填料的处理剂一并投入到小型粉碎机中,在100℃下搅拌1分钟,对(E)无机填料实施表面处理,使粉碎机的温度回到25℃。
接着,将(A)热熔性的有机聚硅氧烷树脂、(B)有机聚硅氧烷化合物、(C)SiH硅氧烷{相对于本组合物中的乙烯基1.0摩尔,上述(C)成分中的硅原子键合氢原子为表中所示的SiH/Vi比的摩尔数的量}、(F)抑制剂、(G)增粘剂、(D)氢化硅烷化反应催化剂追加投入到小型粉碎机中,在室温(25℃)下搅拌1分钟,制备出均匀的粒状的白色或黑色的固化性有机硅组合物。
<实施例6>
将(A)热熔性的有机聚硅氧烷树脂、(B)有机聚硅氧烷化合物、(C)SiH硅氧烷{相对于本发明组合物中的乙烯基1.0摩尔,上述(C)成分中的硅原子键合氢原子为表中所示的SiH/Vi比的摩尔数的量}、(F)抑制剂、(G)增粘剂、(D)氢化硅烷化反应催化剂、(E)无机填料、(H)蜡以及(es)无机填料的处理剂追加投入到小型粉碎机中,在室温(25℃)下搅拌1分钟,制备出均匀的粒状的白色的固化性有机硅组合物。
[表1]
[表2]
[表3]
[总结]
可知本发明的实施例1至12的固化性有机硅组合物具有良好的热熔性和固化速度,其固化物的线膨胀系数低,显示出实用上充足的弯曲强度、模具剪切强度等机械强度。另外,在除了实施例6以外的所有实施例中,能够实现低熔融粘度。
另一方面,从最终组合物的熔融粘度的观点考虑,优选实施例6中作为(E)成分的无机填充剂预先用特定的处理剂进行处理。另外,由实施例7、8的结果可知,作为任选成分的(F)成分优选为特定的化合物以及(D)成分也优选使用特定的催化剂。由实施例9的结果可以确认,(C)成分使用特定的交联剂的组合是有效的,由实施例10的结果可以确认,作为(G)成分在使用特定的碳杂氮硅三环化合物的情况下,进一步改善粘接力。
另一方面,由比较例1至4的结果可知,在缺少本发明的(B)成分的组成中,无法充分实现本发明的技术效果。具体而言,在不包含本发明的(B)成分、或使用了结构不同的有机硅氧烷成分的比较例1至3中,无法兼顾热熔性组合物的低熔融粘度以及其固化物的机械强度。另外,在比较例4中,无法实现实用的固化速度,固化变得极慢,难以应用于半导体等密封工艺等。
<制造例1>
一边将上述实施例1等制成粒状的固化性有机硅组合物加热至80℃,一边使用双螺杆挤出机进行加热熔融混炼,在半固体状的软化物的形态下,以成为供给量5kg/小时的方式供给至剥离性膜(株式会社TAKARAIN CORPORATION公司制、biwa liner)上,层叠于两张剥离性膜之间。接着,使该层叠体在辊之间拉伸,由此形成厚度500μm的、热熔性的固化性有机硅片材层叠于两张剥离性膜之间的层叠体,通过设定为-15℃的冷却辊对整体进行冷却。在该层叠体中,通过分离剥离性膜,能够得到平坦且均质的热熔性的固化性有机硅片材。
<制造例2>
一边将上述实施例1等制成粒状的固化性有机硅组合物加热至80℃,一边使用双螺杆挤出机进行加热熔融混炼,一边通过T型模具(开口尺寸:800μm×100mm、80℃加热)成型为大致片状,一边以成为供给量5kg/小时的方式供给至剥离性膜(株式会社TAKARAINCORPORATION公司制、biwa liner)上,通过设定为-15℃的冷却辊对整体进行冷却后,层叠于两张剥离性膜之间。接着,使该层叠体在辊之间拉伸,由此形成厚度500μm的、热熔性的固化性有机硅片材层叠于两张剥离性膜之间的层叠体。在该层叠体中,通过分离剥离性膜,能够得到平坦且均质的热熔性的固化性有机硅片材。

Claims (17)

1.一种固化性有机硅组合物,其特征在于,含有:
(A)由(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R2SiO3/2)c(SiO4/2)d(R3O1/2)e
(式中,各R1为独立地具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,a、b、c、d以及e为满足以下的数:0.10≤a≤0.40、0≤b≤0.05、0.30≤c≤0.90、0≤d≤0.20、0≤e≤0.05,其中,a+b+c+d=1)
所示的热熔性的有机聚硅氧烷树脂;
(B)由(R1 3SiO1/2)a'(R2 2SiO2/2)b'(R2SiO3/2)c'(SiO4/2)d'(R3O1/2)e'
(式中,各R1独立地为具有1至10个碳原子的一价烃基,其中,一分子中的全部R1中的至少两个为烯基,各R2为独立地不包含烯基的具有1至10个碳原子的一价烃基,各R3为氢原子或具有1至10个碳原子的烷基,a'、b'、c'、d'以及e'为满足以下的数:0.40≤a'≤0.80、0≤b'≤0.90、0≤c'≤0.60、0≤d'≤0.50、0≤e'≤0.05,其中,a'+b'+c'+d'=1)
所示的、一分子中所含的包含10质量%以上烯基的有机硅氧烷化合物;
(C)一分子中具有至少两个硅原子键合氢原子的有机氢硅氧烷化合物;
(D)氢化硅烷化催化剂,其量足以进行所述反应性有机硅组合物的氢化硅烷化反应;以及
(E)功能性无机填料,相对于(A)至(D)成分合计100质量份为400至3000质量份,
所述固化性有机硅组合物在25℃下为固体,在200℃以下的温度具有热熔性。
2.根据权利要求1所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
进一步含有基于组合物的总质量为1至5000ppm的、在大气压下沸点为200℃以上的氢化硅烷化反应用固化延迟剂作为(F)成分。
3.根据权利要求1或2所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
进一步含有选自杂氮硅三环衍生物以及碳杂氮硅三环衍生物中的一种以上的增粘剂作为(G)成分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
进一步含有熔点在30至160℃的范围内的有机系的蜡成分(与(A)成分不同)作为(H)成分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,(C)成分由通式:
HR4 2SiO(R4 2SiO)nSiR4 2H
所示的直链状的有机聚硅氧烷;和
(C-2)由平均单元式:
(R4SiO3/2)p(R4 2SiO2/2)q(HR4 2SiO1/2)r(SiO4/2)s(XO1/2)t
所示的支链状的有机聚硅氧烷
(式中,R4为相同或不同的苯基或碳原子数1至6的烷基,需要说明的是,在全部R4中,苯基的含量在30至70摩尔%的范围内,
n为1至50的范围内的整数,p为正数,q为0或正数,r为正数,s为0或正数,t为0或正数,且q/p是0至10的范围内的数,r/p是0.1至5的范围内的数,s/(p+q+r+s)是0至0.3的范围内的数,t/(p+q+r+s)是0至0.4的范围内的数)的两种化合物的组合组成,组合物整体的每一个烯基在(C-1):(C-2)=0.05至0.6:0.4至0.95的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
(D)成分是玻璃转化温度为80℃以上的含有铂系催化剂的热塑性树脂微粒(相对于本组合物,微粒中的铂金属按质量单位计为0.1至2000ppm的量)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
(E)成分是通过分子内具有至少一个聚硅氧烷结构以及水解性硅烷基的有机硅系的表面处理剂进行处理而成的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
通过固化,提供在25℃至200℃的范围内的平均线膨胀系数为30ppm/℃以下的固化物。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的固化性有机硅组合物,其特征在于,
通过固化,提供通过JIS K 6911-1995“热固化性塑料一般试验方法”中规定的方法测定出的固化物的弯曲强度为15MPa以上的固化物。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的固化性有机硅组合物,其中,(E)成分为增强性填料、颜料、导热性填料、导电性填料、荧光体或至少两种这些的混合物。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的固化性有机硅组合物,其中,
所述固化性有机硅组合物为粒状、颗粒状、粒料状以及片状中的任一种形态。
12.一种固化物,其由权利要求1至11中任一项所述的固化性有机硅组合物固化而成。
13.一种半导体装置用构件,其由权利要求12的固化物组成。
14.一种半导体装置,其具有权利要求12的固化物。
15.一种固化物的成型方法,其至少包括下述工序(I)至(III):
(I)将权利要求1至11中任一项所述的固化性有机硅组合物加热至100℃以上,进行熔融的工序;
(II)将所述工序(I)中软化的固化性有机硅组合物注入模具的工序,或通过合模使所述工序(I)中得到的固化性有机硅组合物遍布模具的工序;以及
(III)使所述工序(II)中注入的固化性有机硅组合物固化的工序。
16.根据权利要求15所述的固化物的成型方法,其中,
所述成型方法包括覆盖工序:通过使权利要求1至11中任一项所述的固化性有机硅组合物固化而成的固化物,一次进行半导体元件的包覆成型和底部填充。
17.根据权利要求15所述的固化物的成型方法,其中,
所述成型方法包括覆盖工序:通过使权利要求1至11中任一项所述的固化性有机硅组合物固化而成的固化物,覆盖搭载有单个或多个半导体元件的半导体基板的表面,且以半导体元件的间隙由该固化物填充的方式进行包覆成型。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS528854B2 (zh) 1972-01-13 1977-03-11
JP3831481B2 (ja) 1996-11-18 2006-10-11 東レ・ダウコーニング株式会社 カルバシラトラン誘導体、その製造方法、接着促進剤、および硬化性シリコーン組成物
JP2001019933A (ja) 1999-07-09 2001-01-23 Dow Corning Toray Silicone Co Ltd シリコーン系接着性シート、およびその製造方法
JP6043292B2 (ja) 2011-10-04 2016-12-14 株式会社カネカ 硬化性樹脂組成物、硬化性樹脂組成物タブレット、成形体、半導体のパッケージ、半導体部品及び発光ダイオード
KR101322326B1 (ko) 2011-11-10 2013-10-28 주식회사 고려에프앤디 탁상용 제진장치
JP5814175B2 (ja) 2012-04-16 2015-11-17 信越化学工業株式会社 Ledのリフレクター用熱硬化性シリコーン樹脂組成物並びにこれを用いたled用リフレクター及び光半導体装置
US20150344735A1 (en) * 2012-12-28 2015-12-03 Dow Corning Toray Co., Ltd. Curable Silicone Composition, Cured Product Thereof, And Optical Semiconductor Device
JP6072662B2 (ja) 2013-10-10 2017-02-01 信越化学工業株式会社 シリコーン樹脂組成物、該組成物を用いた積層板、及び該積層板を有するled装置
JP2015114390A (ja) 2013-12-09 2015-06-22 住友ベークライト株式会社 接着シート、接着シート付き光導波路、光電気混載基板、光電気混載基板の製造方法、光モジュールおよび電子機器
KR101827668B1 (ko) 2014-03-25 2018-02-08 스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드 에폭시 수지 조성물 및 정전 용량형 지문 센서
JP6018608B2 (ja) * 2014-08-08 2016-11-02 日東電工株式会社 封止シート、その製造方法、光半導体装置および封止光半導体素子
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JP2017179185A (ja) 2016-03-31 2017-10-05 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
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KR20180030288A (ko) 2016-09-12 2018-03-22 삼성디스플레이 주식회사 각필터를 갖는 표시장치
WO2018155253A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 東レ株式会社 蛍光体シート、それを用いたledチップおよびledパッケージ、ledパッケージの製造方法、ならびにledパッケージを含む発光装置、バックライトユニットおよびディスプレイ
JP7135278B2 (ja) 2017-04-28 2022-09-13 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物及び電子装置の製造方法
JP7100636B2 (ja) 2017-06-19 2022-07-13 ダウ・東レ株式会社 硬化性粒状シリコーン組成物、それからなる半導体用部材、およびその成型方法
JP6950299B2 (ja) 2017-06-26 2021-10-13 住友ベークライト株式会社 封止材用樹脂組成物及びこれを用いた電子装置
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JP7155929B2 (ja) 2018-11-20 2022-10-19 住友ベークライト株式会社 モールドアンダーフィル材料および電子装置
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JP7283089B2 (ja) 2019-01-30 2023-05-30 住友ベークライト株式会社 半導体パッケージおよびそれに用いる封止用エポキシ樹脂組成物
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JP2020132750A (ja) 2019-02-19 2020-08-31 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物およびそれを用いた電子装置
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JP7354567B2 (ja) 2019-03-27 2023-10-03 住友ベークライト株式会社 封止用樹脂組成物および半導体装置
EP3950846A4 (en) * 2019-03-29 2022-12-28 Dow Toray Co., Ltd. CURING SILICONE COMPOSITION, CURED PRODUCT BASED THEREOF AND METHOD FOR PRODUCTION
JP7338287B2 (ja) 2019-07-18 2023-09-05 住友ベークライト株式会社 パッケージ構造体
JP2021021038A (ja) * 2019-07-30 2021-02-18 デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社 硬化性シリコーン組成物、光半導体装置、および光半導体装置の製造方法
JP7562201B2 (ja) * 2019-07-30 2024-10-07 デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社 ホットメルト性硬化性シリコーン組成物、封止剤、フィルム、光半導体素子
JP2021024945A (ja) 2019-08-05 2021-02-22 住友ベークライト株式会社 顆粒状半導体封止用樹脂組成物および半導体装置
JP7318422B2 (ja) 2019-08-30 2023-08-01 住友ベークライト株式会社 樹脂組成物および成形品
JP6828784B2 (ja) 2019-09-13 2021-02-10 住友ベークライト株式会社 伸縮性配線基板およびウェアラブルデバイス
JP2021080411A (ja) 2019-11-22 2021-05-27 住友ベークライト株式会社 樹脂成形材料、成形品および成形品の製造方法
JP2021097123A (ja) 2019-12-17 2021-06-24 住友ベークライト株式会社 半導体パッケージの製造方法
JP2021015985A (ja) 2020-10-14 2021-02-12 住友ベークライト株式会社 伸縮性配線基板およびウェアラブルデバイス
JP7230936B2 (ja) 2021-01-06 2023-03-01 住友ベークライト株式会社 半導体封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置の製造方法

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