JP2013177553A - 蛍光体含有接着性シリコーン組成物シート、及びそれを使用する発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体が均一に分散し、しかもその分散状態が経時的に安定であり、室温下、未硬化状態で固体ないし半固体であるため取扱い容易であり、シリコーン樹脂層をLEDチップの表面に従来のアセンブリー装置を使用して容易に形成することができる接着性シリコーン組成物シートを提供する。
【解決手段】(1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、(2)硬化剤、及び(3)蛍光体を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シート。
【選択図】なし
【解決手段】(1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、(2)硬化剤、及び(3)蛍光体を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シート。
【選択図】なし
Description
本発明は、LED素子のチップ表面に積層させ接着することでLEDの青色光及び紫外光を変換させることが可能な、未硬化状態(即ち、非加熱処理下)において室温で固体又は半固体の縮合硬化型蛍光体含有接着性シリコーン組成物シート、それを加熱硬化して得られるシート状硬化物、該シリコーン組成物シートを利用する発光装置の製造方法、並びに発光装置に関する。
発光ダイオード(LED)の分野では波長変換のために蛍光体を使用することは知られている(特許文献1)。一方、シリコーン樹脂は耐光性に優れることからLED素子を封止、保護のために被覆する材料として注目されている(特許文献2)。
一般に、白色LEDでは、蛍光体を分散させたシリコーン樹脂やエポキシ樹脂でLEDチップを被覆するなどの方法により蛍光体をチップ近傍に分散させて青色光を擬似白色光に変換させている。
しかし蛍光体の樹脂層中での分散が不均一であったり偏りがあったりすると色ずれが起こりやすいため、均一な白色光を作り出すには蛍光体が被覆樹脂層中に均一に分散することが必要である。そのために、スクリーン印刷や、蛍光体を沈降により分散させる方法等が検討されているが、製造工程が複雑化したり、得られる安定化の程度が不十分であったりする問題があった。従って、蛍光体をチップ表面に均一に分散させることができる容易な技術求められている。
しかし蛍光体の樹脂層中での分散が不均一であったり偏りがあったりすると色ずれが起こりやすいため、均一な白色光を作り出すには蛍光体が被覆樹脂層中に均一に分散することが必要である。そのために、スクリーン印刷や、蛍光体を沈降により分散させる方法等が検討されているが、製造工程が複雑化したり、得られる安定化の程度が不十分であったりする問題があった。従って、蛍光体をチップ表面に均一に分散させることができる容易な技術求められている。
また、LED等においては、LED素子を被覆する樹脂層には高い耐熱性、耐紫外線性等も求められる。さらに、従来の製造装置でかかる樹脂層を形成することができると工業上有利である。
従って、本発明の課題は、蛍光体が均一に分散し、しかもその分散状態が経時的に安定であり、室温下、未硬化状態で固体ないし半固体であるため取扱い容易であり、シリコーン樹脂層をLEDチップの表面に従来のアセンブリー装置を使用して容易に形成することができる接着性シリコーン組成物シートを提供することにある。
本発明は、鋭意研究の結果上記の課題を解決する手段として、第一に、
(1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、
(2)硬化剤、及び
(3)蛍光体
を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シート、
を提供するものである。
(1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、
(2)硬化剤、及び
(3)蛍光体
を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シート、
を提供するものである。
上記の組成物シートの代表的実施形態として次のものが挙げられる。
・前記成分(1)のオルガノポリシロキサンが、下記平均組成式(1):
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2…(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2,R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基,アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサンであり、
前記成分(2)の硬化剤が縮合触媒である組成物シート。
・前記成分(1)のオルガノポリシロキサンが、下記平均組成式(1):
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2…(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2,R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基,アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサンであり、
前記成分(2)の硬化剤が縮合触媒である組成物シート。
・前記R2、R3及びR4がメチル基である上記の組成物シート。
・前記R1が炭素原子数1〜6のアルキル基である、上記の組成物シート。
・前記R1がメチル基である、上記の組成物シート。
・前記R1が炭素原子数1〜6のアルキル基である、上記の組成物シート。
・前記R1がメチル基である、上記の組成物シート。
・前記成分(2)の縮合触媒が有機金属系触媒である、上記の組成物シート。
・前記有機金属系触媒が錫、亜鉛、アルミニウムおよびチタンからなる群から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する上記の組成物シート。
・前記有機金属系触媒がアルミニウムキレート化合物である上記の組成物シート。
・前記有機金属系触媒がアセチルアセトン変性アルミニウム化合物である上記の組成物シート。
・前記有機金属系触媒が錫、亜鉛、アルミニウムおよびチタンからなる群から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する上記の組成物シート。
・前記有機金属系触媒がアルミニウムキレート化合物である上記の組成物シート。
・前記有機金属系触媒がアセチルアセトン変性アルミニウム化合物である上記の組成物シート。
・前記の組成物がさらに有機溶剤を含み、該組成物を基板上に塗布して形成した塗膜を加熱乾燥にて得られた、上記の組成物シート。
・成分(1)のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、成分(2)の縮合触媒を0.05〜10質量部、そして成分(3)の蛍光体を0.1〜1000質量部含有する、上記の組成物シート。
・成分(3)の蛍光体の平均粒径が1〜50μmである、上記の組成物シート。
・成分(1)のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、成分(2)の縮合触媒を0.05〜10質量部、そして成分(3)の蛍光体を0.1〜1000質量部含有する、上記の組成物シート。
・成分(3)の蛍光体の平均粒径が1〜50μmである、上記の組成物シート。
本発明は、第二に、LED素子の表面に、上記の接着性シリコーン組成物シートを配置し、該組成物シートを加熱硬化させて蛍光体含有硬化シリコーン樹脂層で前記LED素子表面を被覆することを含む被覆LED素子を有する発光装置の製造方法を提供する。
本発明は、第三に、上記の製造方法により得られる被覆LED素子を有する発光装置を提供する。
本発明の組成物シートは取扱性が良好であり、LED素子を被覆する硬化物蛍光体含有層を容易に形成することができ、こうして形成された硬化物層は、耐熱性、耐紫外線性、光学的透明性、強靭性および接着性に優れ、さらに複屈折率が小さい。したがって、LED素子封止用として特に好適である。
以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書において、室温とは24±2℃(即ち、22〜26℃)を意味するものである。
<組成物シート>
本発明の接着性シリコーン組成物シートは、
(1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、
(2)硬化剤、及び
(3)蛍光体
を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シートである。
本発明の接着性シリコーン組成物シートは、
(1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、
(2)硬化剤、及び
(3)蛍光体
を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シートである。
本発明において、好ましい有機基としては、炭化水素基が挙げられ、特に炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基又はアリール基が好ましい。ここで、炭化水素基の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
本発明の組成物シートを構成する組成物の主要成分である成分(1)のオルガノポリシロキサンは、ポリシロキサンが有するケイ素原子に結合した有機基の90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上がメチル基である。そのために、耐熱、耐変色性に優れている。
本発明の組成物シートを構成する組成物の主要成分である成分(1)のオルガノポリシロキサンは、ポリシロキサンが有するケイ素原子に結合した有機基の90%以上、好ましくは92%以上、より好ましくは94%以上がメチル基である。そのために、耐熱、耐変色性に優れている。
成分(2)の硬化剤としては、硬化反応の型により、縮合触媒、オルガノハイドロジェンシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせ等を使用することができる。成分(2)の硬化剤の種類に応じて、成分(1)のオルガノポリシロキサンも適宜当業者には公知であるように選択される。即ち、成分(2)として縮合触媒を使用する場合には成分(1)として縮合性水酸基又は加水分解縮合性の基を有するものが選ばれる。また、成分(2)はオルガノハイドロジェンシロキサンとヒドロシリル化触媒との組み合わせを用いる場合には成分(1)としてアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンが選択される。
上記の組成物は、成分(1)のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、成分(2)の硬化剤を0.05〜10質量部、そして成分(3)の蛍光体を0.1〜1000質量部含有することが好ましい。
成分(3)の蛍光体については、下記の好適な実施形態における(C)成分に関して詳しく説明する。
本発明の組成物シートは、未硬化状態において、常温で可塑性の固体もしくは半固体の状態である熱硬化性樹脂組成物からなる。ここで、「常温」とは通常の状態における周囲温度を意味し、通常15〜30℃の範囲の温度であり、典型的には25℃である。「半固体」とは可塑性を有し、特定の形状に成形されたときに少なくとも1時間、好ましくは8時間以上その形状を保持し得る物質の状態を云う。したがって、例えば、常温で非常に高い粘度を有する流動性物質が本質的には流動性を有するものの、非常に高い粘度のために少なくとも1時間という短時間では付与された形状に変化(即ち、くずれ)を肉眼では認めることができないとき、その物質は半固体の状態にある。
<好適な実施形態>
本発明の組成物シートの特に好適な実施形態として、
(A)下記平均組成式(1):
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2…(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2、R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサン、
(B)硬化剤として縮合触媒、及び
(C)蛍光体
を含有する組成物からなる組成物シートを挙げることができる。以下、該好適組成物について詳細に説明する。
本発明の組成物シートの特に好適な実施形態として、
(A)下記平均組成式(1):
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2…(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2、R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサン、
(B)硬化剤として縮合触媒、及び
(C)蛍光体
を含有する組成物からなる組成物シートを挙げることができる。以下、該好適組成物について詳細に説明する。
〔(A)オルガノポリシロキサン〕
(A)成分は、下記平均組成式(1)
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2…(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2、R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサンである。
(A)成分は、下記平均組成式(1)
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2…(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2、R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基、アルケニル基、アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサンである。
上記式(1)中、R1で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基等が挙げられる。これらの中でも、R1としては、メチル基が好ましい。ハロゲン置換基の例としては、トリクロロメチル基、トリフロロプロピル基、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。
上記式(1)中、Xで表される-Si(R2R3R4)は、後述するように、加水分解されたオルガノポリシロキサン中の水酸基をシリル化したものであり、シリル基のR2, R3及びR4は非反応性の置換もしくは非置換の1価炭化水素基であって、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ビニル基などのアルケニル基、フェニル基などのアリール基、およびそれらのハロゲン置換有機基等が例示される。ハロゲン置換基の例としては、トリクロロメチル基、トリフロロプロピル基、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。
また、上記式(1)中、Xで表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基が挙げられる。アルコキシアルキル基としては、例えば、メトキシエチル基、エトキシエチル基、ブトキシエチル基等が挙げられる。アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基等が挙げられる。
上記式(1)中、aは1.00〜1.50の数であることが好ましく、bは0<b<2、特に0.01≦b≦1.0、とりわけ0.05≦b≦0.3を満たす数であることが好ましい。aが1.00未満である場合には、得られた組成物シートを硬化させて得られる被膜にクラックが入り易く、1.50を超える場合には、被膜の靭性が劣り、脆くなり易い。bが0である場合には、基材に対する接着性に劣り、2以上の場合には、硬化被膜が得られないことがある。また、a+bは、好ましくは、1.00≦a+b≦1.50であり、より好ましくは、1.10≦a+b≦1.30である。
本成分のオルガノポリシロキサンは、下記一般式(2):
SiR5 c (OR6)4-C (2)
(式中、R5は、独立に、前記で定義したR1と同じであり、R6は、独立に、前記で定義したXのうち-Si(R2R3R4)を除くものと同じであり、cは1〜3の整数である。)
で表されるシラン化合物を、加水分解縮合させることにより、あるいは上記一般式(2)で表されるシラン化合物と下記一般式(3):
Si(OR6)4 (3)
(式中、R6は、独立に、前記と同じである。)
で表されるアルキルシリケート及び/もしくは該アルキルシリケートの縮重合物(アルキルポリシリケート)(両者を合わせて、以下、「アルキル(ポリ)シリケート」ともいう)とを、共加水分解縮合させることにより得られる。これらのシラン化合物およびアルキル(ポリ)シリケートは、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
SiR5 c (OR6)4-C (2)
(式中、R5は、独立に、前記で定義したR1と同じであり、R6は、独立に、前記で定義したXのうち-Si(R2R3R4)を除くものと同じであり、cは1〜3の整数である。)
で表されるシラン化合物を、加水分解縮合させることにより、あるいは上記一般式(2)で表されるシラン化合物と下記一般式(3):
Si(OR6)4 (3)
(式中、R6は、独立に、前記と同じである。)
で表されるアルキルシリケート及び/もしくは該アルキルシリケートの縮重合物(アルキルポリシリケート)(両者を合わせて、以下、「アルキル(ポリ)シリケート」ともいう)とを、共加水分解縮合させることにより得られる。これらのシラン化合物およびアルキル(ポリ)シリケートは、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
上記式(2)で表されるシラン化合物としては、例えば、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、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、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、メチルフェニルジエトキシシラン等が挙げられ、好ましくはメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシランである。これらのシラン化合物は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
上記式(3)で表されるアルキルシリケートとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロピルオキシシラン等のテトラアルコキシシランが挙げられ、前記アルキルシリケートの重縮合物(アルキルポリシリケート)としては、例えば、メチルポリシリケート、エチルポリシリケートなどが挙げられる。これらのアルキル(ポリ)シリケートは、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
これらの中でも、得られる硬化物が耐クラック性および耐熱性により優れたものとなることから、本成分のオルガノポリシロキサンは、メチルトリメトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン50〜100モル%とジメチルジメトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシラン50〜0モル%とからなるものが好ましく、メチルトリメトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン75〜85モル%とジメチルジメトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシラン25〜15モル%とからなるものがより好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、本成分のオルガノポリシロキサンは、上記式(2)で表されるシラン化合物を一次加水分解と二次加水分解の二段階の加水分解、縮合反応を行うことにより、あるいは該シラン化合物とアルキル(ポリ)シリケートを一次加水分解と二次加水分解の二段階の加水分解、縮合反応を行うことにより得ることができ、例えば、以下の条件を適用することができる。
上記式(2)で表されるシラン化合物及びアルキル(ポリ)シリケートは、通常、アルコール類、ケトン類、エステル類、セロソルブ類、芳香族化合物類等の有機溶剤に溶解して使用することが好ましい。ここで用いる有機溶剤としては、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、n―ブタノール、2−ブタノール等のアルコール系が好ましく、得られる組成物の硬化性及び硬化物の強靭性が優れたものとなることから、イソブチルアルコールが、より好ましい。
さらに、上記式(2)で表されるシラン化合物、アルキル(ポリ)シリケートは、一次加水分解触媒として例えば、酢酸、塩酸、硫酸、等の酸触媒を併用して、加水分解縮合を行うことが好ましい。一次加水分解縮合させる際に添加される水の量は、上記シラン化合物、あるいは上記シラン化合物アルキル(ポリ)シリケート中のアルコキシ基の合計量1モルに対して、通常、0.9〜1.5モルであり、好ましくは、1.0〜1.2モルである。この配合量が0.9〜1.5モルの範囲を満たすと、得られる組成物の作業性に優れ、その硬化物が強靭性に優れたものとなる。
一次加水分解、縮合物であるオルガノポリシロキサンのポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値は、5×103〜6×104、特に1×104〜4×104であることが好ましい。
なお、ここで、重量平均分子量とは、下記条件で測定したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した、ポリスチレンを標準物質とした重量平均分子量を指すこととする。
[測定条件]
・展開溶媒:THF
・流量:0.6mL/min
・検出器:示差屈折率検出器(RI)
・カラム:TSK GuardcolomnSuperH-L
・TSKgel SuperH4000(6.0mmI.D.×15cm×1)
・TSKgel SuperH3000(6.0mmI.D.×15cm×1)
・TSKgel SuperH2000(6.0mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
・カラム温度:40℃
・試料注入量:20μL(濃度0.5重量%のTHF溶液)
[測定条件]
・展開溶媒:THF
・流量:0.6mL/min
・検出器:示差屈折率検出器(RI)
・カラム:TSK GuardcolomnSuperH-L
・TSKgel SuperH4000(6.0mmI.D.×15cm×1)
・TSKgel SuperH3000(6.0mmI.D.×15cm×1)
・TSKgel SuperH2000(6.0mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
・カラム温度:40℃
・試料注入量:20μL(濃度0.5重量%のTHF溶液)
更に二次加水分解、縮合反応は、一次加水分解、縮合反応によって得られたオルガノポリシロキサンを二次加水分解、縮合触媒を用いて高分子量のオルガノポリシロキサンを製造するものである。
二次加水分解、縮合触媒としては、陰イオン交換樹脂でポリスチレン系陰イオン交換樹脂が使用される。ポリスチレン系陰イオン交換樹脂としては、ダイヤイオン(三菱化学(株)製)が好適に使用され、製品名としては、ダイヤイオンSAシリ−ズ(SA10A,SA11A,SA12A,NSA100,SA20A,SA21A)、ダイヤイオンPAシリ−ズ(PA308,PA312,PA316,PA406,PA412,PA418)、ダイヤイオンHPAシリ−ズ(HPA25)、ダイヤイオンWAシリ−ズ(WA10,WA20,WA21J,WA30)等が挙げられる。
この内、特に下記構造式(4)で示されるSA10Aが好適に使用される。SA10Aは、水分含有系のポリスチレン系陰イオン交換樹脂であり、SA10A中の水分がSA10Aの塩基性イオン交換樹脂の触媒効果により、反応が進行するものである。
この二次加水分解の触媒量は、一次加水分解物ポリシロキサンの不揮発分(150℃/1時間乾燥)に対して、1質量%〜50質量%、好ましくは、5質量%〜30質量%である。1質量%未満では、高分子量化の反応は、遅くまた、50質量%を超えると、ゲル化しやすくなる問題点がある。二次加水分解の触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
この二次加水分解反応の温度は、0℃〜40℃が好ましく、特に15℃〜30℃が良好に反応が進む。0℃未満では、反応が遅く、また40℃を超えるとゲル化しやすくなる問題点がある。
この二次加水分解反応の温度は、0℃〜40℃が好ましく、特に15℃〜30℃が良好に反応が進む。0℃未満では、反応が遅く、また40℃を超えるとゲル化しやすくなる問題点がある。
また、この二次加水分解反応は溶剤中で行うことが好ましく、固形分濃度を50質量%から95質量%、特に65質量%〜90質量%とし反応を行うことが好ましい。固形分濃度が50質量%未満では、反応の進行が遅く、また95質量%を超えたり、または、無溶剤では、反応が速くゲル化しやすい問題点がある。
二次加水分解に使用される溶剤は、特に限定されないが、沸点が64℃以上であるものが好ましく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル系溶媒;メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒;1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコールなどのアルコール系溶媒;オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン等が挙げられ、更にセロソルブアセテート、シクロヘキサノン、ブチロセロソルブ、メチルカルビトール、カルビトール、ブチルカルビトール、ジエチルカルビトール、シクロヘキサノール、ジグライム、トリグライムなどの沸点150℃以上の有機溶媒等を用いることができる。これらの有機溶媒は、一種単独または二種以上併用することも可能である。溶媒としては、キシレン、イソブチルアルコール、ジグライム、トリグライムが好ましく、特にイソブチルアルコールが特に好ましい。
二次加水分解、縮合物であるオルガノポリシロキサンのポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値は、1×104以上で、特に3×104〜4×105であることが好ましい。重量平均分子量の最大値が1×104未満では、硬化させた被膜にクラックが入りやすく、50μm以上の厚さの被膜が得難くなる。
この二次加水分解によって得られた高分子量のオルガノポリシロキサンは、高分子量であるため、残存する水酸基の縮合により、容易にゲル化しやすい問題点がある。ゲル化の問題点は、残存する水酸基をシリル化し、安定な高分子量のオルガノポリシロキサンを得ることで解決することができる。
オルガノポリシロキサン中の残存する水酸基の非反応性の置換基をもつシリル基によるシリル化法としては、トリアルキルハロシランと反応させる方法、ヘキサアルキルジシラザン、N,N−ジエチルアミノトリアルキルシラン、N−(トリアルキルシリル)アセトアミド、N−メチル(トリアルキルシリル)アセトアミド、N,O―ビス(トリアルキルシリル)アセトアミド、N,O―ビス(トリアルキルシリル)カーバメート、N−トリアルキルシリルイミダゾール等の窒素含有シリル化剤を用いる方法、トリアルキルシラノールと反応させる方法、及びヘキサアルキルジシロキサンと弱酸性下で反応させる方法が例示される。トリアルキルハロシランを用いる場合には、塩基を共存させて、副生するハロゲン化水素を中和してもよい。窒素含有シリル化剤を用いる場合はトリメチルクロロシラン、硫酸アンモニウム等の触媒を添加してもよい。具体的には、トリメチルクロロシランがトリエチルアミン共存下でシリル化剤として使用される方法が好適である。シリル化の反応は溶媒中でも行えるが、溶媒を省略することも出来る。適当な溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、クロロホルム、トリクロロエチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒、さらには、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が例示される。このようなシリル化の反応温度は、0℃〜150℃が適当であり、好ましくは、0℃〜60℃である。
上記の製造方法よって得られた、(A)成分の高分子量のオルガノポリシロキサンを使用するため、硬化させた被膜は、高強度で、かつ可撓性、接着性が良好であり、更に50μm以上の厚膜のシート形成が可能な優れた特性を有するものである。
〔(B)縮合触媒〕
(B)成分の縮合触媒は、前記(A)成分のオルガノポリシロキサンを硬化させるために必要とされる成分である。縮合触媒としては、特に限定されないが、該オルガノポリシロキサンの安定性、得られる硬化物の硬度、無黄変性等に優れることから、通常、有機金属系触媒が用いられる。この有機金属系触媒としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、チタン、錫、コバルト等の原子を含有するものが挙げられ、好ましくは亜鉛、アルミニウム、チタン原子を含有するものであり、具体的には、有機酸亜鉛、ルイス酸触媒、アルミニウム化合物、有機チタニウム化合物等が好適に用いられ、具体的にはオクチル酸亜鉛、安息香酸亜鉛、p−tert−ブチル安息香酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、塩化アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、リン酸アルミニウム,アルミニウムトリイソプロポキシド,アルミニウムアセチルアセトナート,アルミニウムブトキシビスエチルアセトアセテート、テトラブチルチタネート,テトライソプロピルチタネート、オクチル酸錫、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸錫等が例示され、中でも具体的には、アルミニウムアセチルアセトナート、アセトープ(Acetope)Al−MX3(ホ−プ製薬(株)製)が好ましく使用される。これらの縮合触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(B)成分の縮合触媒は、前記(A)成分のオルガノポリシロキサンを硬化させるために必要とされる成分である。縮合触媒としては、特に限定されないが、該オルガノポリシロキサンの安定性、得られる硬化物の硬度、無黄変性等に優れることから、通常、有機金属系触媒が用いられる。この有機金属系触媒としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、チタン、錫、コバルト等の原子を含有するものが挙げられ、好ましくは亜鉛、アルミニウム、チタン原子を含有するものであり、具体的には、有機酸亜鉛、ルイス酸触媒、アルミニウム化合物、有機チタニウム化合物等が好適に用いられ、具体的にはオクチル酸亜鉛、安息香酸亜鉛、p−tert−ブチル安息香酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、塩化アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、リン酸アルミニウム,アルミニウムトリイソプロポキシド,アルミニウムアセチルアセトナート,アルミニウムブトキシビスエチルアセトアセテート、テトラブチルチタネート,テトライソプロピルチタネート、オクチル酸錫、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸錫等が例示され、中でも具体的には、アルミニウムアセチルアセトナート、アセトープ(Acetope)Al−MX3(ホ−プ製薬(株)製)が好ましく使用される。これらの縮合触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(B)成分の縮合触媒の添加量は、(A)成分のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、0.05〜10質量部、特に0.1〜5質量部とすることが良好であり、添加量が0.05質量部より少ないと硬化性が乏しくなる場合があり、10質量部より多い場合、ゲル化しやすい傾向がある。
〔(C)蛍光体〕
(C)成分の蛍光体は、公知の蛍光体であればいずれのものであっても使用することができ、その配合量は(A)成分100質量部に対して、通常、0.1〜1000質量部の範囲であり、好ましくは10〜500質量部である。(C)成分の蛍光体は、例えば、シーラスレーザー測定装置などのレーザー光回折法による粒度分布測定における粒径の範囲として、通常その粒径が0.01〜100μmであればよく、好適には0.1〜80μm、より好適には0.5〜50μm程度のものが使用される。また、平均粒径は、好ましくは1〜50μm、より好ましくは3〜20μmである。ここで、平均粒径とはレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した粒度分布における質量平均値D50(またはメジアン径)での粒径を示す。
(C)成分の蛍光体は、公知の蛍光体であればいずれのものであっても使用することができ、その配合量は(A)成分100質量部に対して、通常、0.1〜1000質量部の範囲であり、好ましくは10〜500質量部である。(C)成分の蛍光体は、例えば、シーラスレーザー測定装置などのレーザー光回折法による粒度分布測定における粒径の範囲として、通常その粒径が0.01〜100μmであればよく、好適には0.1〜80μm、より好適には0.5〜50μm程度のものが使用される。また、平均粒径は、好ましくは1〜50μm、より好ましくは3〜20μmである。ここで、平均粒径とはレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した粒度分布における質量平均値D50(またはメジアン径)での粒径を示す。
蛍光体は、例えば、窒化物系半導体を発光層とする半導体発光ダイオードからの光を吸収し異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体蛍光体、Ca−Al−Si−O−N系オキシ窒化物ガラス蛍光体等から選ばれる少なくともいずれか1以上であることが好ましい。具体例として、下記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されない。以下の蛍光体の説明において、Mは、Sr、Ca、Ba、Mg及びZnから選ばれる少なくとも1種であり、Xは、F、Cl、Br及びIから選ばれる少なくとも1種である。Rは、Eu、Mn又はEuとMnとの組み合わせである。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体は、M2Si5N8:Euなどがある。また、M2Si5N8:EuのほかMSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Euなどもある。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体は、MSi2O2N2:Euなどがある。
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体には、M5(PO4)3X:Rなどがある。
アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体には、M2B5O9X:Rなどがある。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体には、SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:Rなどがある。
アルカリ土類硫化物蛍光体には、La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Euなどがある。
Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体には、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12の組成式で表されるYAG系蛍光体などがある。また、Yの一部若しくは全部をTb、Lu等で置換したTb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ceなどもある。
その他の蛍光体には、ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Euなどがある。
上述の蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることもできる。
Ca−Al−Si−O−N系オキシ窒化物ガラス蛍光体とは、モル%表示で、CaCO3をCaOに換算して20〜50モル%、Al2O3を0〜30モル%、SiOを25〜60モル%、AlNを5〜50モル%、希土類酸化物または遷移金属酸化物を0.1〜20モル%とし、5成分の合計が100モル%となるオキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体である。尚、オキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体では、窒素含有量が15wt%以下であることが好ましく、希土類酸化物イオンの他に増感剤となる他の希土類元素イオンを希土類酸化物として蛍光ガラス中に0.1〜10モル%の範囲の含有量で共賦活剤として含むことが好ましい。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体も使用することができる。
〔その他の任意成分〕
本実施形態に使用される組成物には、上述した(A)〜(C)成分以外にも、本発明の作用・効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を配合することができる。
本実施形態に使用される組成物には、上述した(A)〜(C)成分以外にも、本発明の作用・効果を損なわない範囲において、その他の任意成分を配合することができる。
・無機充填剤:
無機充填剤を配合すると、得られる硬化物の光の散乱や組成物の流動性が適切な範囲となったり、該組成物を利用した材料が高強度化されたりする等の効果がある。無機充填剤としては、特に限定されないが、光学特性を低下させない微粒子状のものが好ましい。例えば、ヒュームドシリカ、ヒュームド二酸化チタン、ヒュームドアルミナ等の補強性無機充填剤、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、酸化第二鉄、カーボンブラック、酸化亜鉛等の非補強性無機充填剤等を挙げることができる。これらの無機充填剤は、合計で、(A)及び(B)成分の合計量100質量部当り600質量部以下(0〜600質量部)の範囲で適宜配合することができる。
無機充填剤を配合すると、得られる硬化物の光の散乱や組成物の流動性が適切な範囲となったり、該組成物を利用した材料が高強度化されたりする等の効果がある。無機充填剤としては、特に限定されないが、光学特性を低下させない微粒子状のものが好ましい。例えば、ヒュームドシリカ、ヒュームド二酸化チタン、ヒュームドアルミナ等の補強性無機充填剤、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、酸化第二鉄、カーボンブラック、酸化亜鉛等の非補強性無機充填剤等を挙げることができる。これらの無機充填剤は、合計で、(A)及び(B)成分の合計量100質量部当り600質量部以下(0〜600質量部)の範囲で適宜配合することができる。
・液状シリコーン:
本実施形態に使用される組成物には、必要に応じて、本発明のシリコーン組成物シートが室温で固体ないし半固体を維持し液状にならない程度に液状シリコーン成分を添加することができる。このような液状シリコーン成分としては、25℃で粘度1〜100,000mPa.s程度のものが好ましく、例えばビニルシロキサン、ハイドロジェンシロキサン、アルコキシシロキサン、ハイドロキシシロキサン及びこれらの混合物が挙げられ、添加量はシリコーン組成物シートが室温で固体ないし半固体を維持することが条件であり、通常シリコーン組成物シート全体に対して50質量%以下である。
・他の任意成分:
無機充填剤以外の他の成分としては、老化防止剤、ラジカル禁止剤、紫外線吸収剤、接着性改良剤、難燃剤、界面活性剤、保存安定改良剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、増粘剤、可塑剤、カップリング剤、酸化防止剤、熱安定剤、導電性付与剤、帯電防止剤、放射線遮断剤、核剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤、有機溶媒等が挙げられる。これらの任意成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本実施形態に使用される組成物には、必要に応じて、本発明のシリコーン組成物シートが室温で固体ないし半固体を維持し液状にならない程度に液状シリコーン成分を添加することができる。このような液状シリコーン成分としては、25℃で粘度1〜100,000mPa.s程度のものが好ましく、例えばビニルシロキサン、ハイドロジェンシロキサン、アルコキシシロキサン、ハイドロキシシロキサン及びこれらの混合物が挙げられ、添加量はシリコーン組成物シートが室温で固体ないし半固体を維持することが条件であり、通常シリコーン組成物シート全体に対して50質量%以下である。
・他の任意成分:
無機充填剤以外の他の成分としては、老化防止剤、ラジカル禁止剤、紫外線吸収剤、接着性改良剤、難燃剤、界面活性剤、保存安定改良剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、増粘剤、可塑剤、カップリング剤、酸化防止剤、熱安定剤、導電性付与剤、帯電防止剤、放射線遮断剤、核剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤、有機溶媒等が挙げられる。これらの任意成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本実施形態に用いられる組成物の最も単純な形態は、前記(A)〜(C)成分を含有し、無機充填剤を含有しない組成物であり、特には前記(A)〜(C)成分のみから実質的になる組成物である。
〔組成物の調製〕
本発明の組成物は、前記(A)〜(C)成分、および場合により含有される任意成分を任意の方法により混合して調製することができる。具体的には、例えば、(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分の触媒、(C)成分の蛍光体、および上記任意成分を、通常、市販の攪拌機(例えば、THINKYCONDITIONINGMIXER((株)シンキー製)等)に入れて、1〜5分間程度、均一に混合することによって、本発明の組成物を調製することができる。
本発明の組成物は、前記(A)〜(C)成分、および場合により含有される任意成分を任意の方法により混合して調製することができる。具体的には、例えば、(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分の触媒、(C)成分の蛍光体、および上記任意成分を、通常、市販の攪拌機(例えば、THINKYCONDITIONINGMIXER((株)シンキー製)等)に入れて、1〜5分間程度、均一に混合することによって、本発明の組成物を調製することができる。
通常は、硬化が進行しないように(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分の縮合触媒とが別々の2パックに分かれるようにして保存し、使用時に2パックを混合して縮合硬化を行う。低温保管を前提に1液として調製することもできる。
〔組成物シート〕
本発明の組成物は、無溶剤の状態でシート状等に成形してもよいが、該組成物を有機溶媒に溶解してワニスとしてもよい。ワニス状態の組成物をフィルムコータ60〜180℃の温度で数分加熱してシート状に加工する。また熱プレス機でシート状に加工する。成形したシートは、例えば冷凍して保存することができる。
本発明の組成物は、無溶剤の状態でシート状等に成形してもよいが、該組成物を有機溶媒に溶解してワニスとしてもよい。ワニス状態の組成物をフィルムコータ60〜180℃の温度で数分加熱してシート状に加工する。また熱プレス機でシート状に加工する。成形したシートは、例えば冷凍して保存することができる。
ワニスとする際に用いる有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒;メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等のアルコール系溶媒;オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン等が挙げられ、更にセロソルブアセテート、シクロヘキサノン、ブチロセロソルブ、メチルカルビトール、カルビトール、ブチルカルビトール、ジエチルカルビトール、シクロヘキサノール、ジグライム、トリグライムなどの溶剤である。これらの有機溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
〔シートの硬化〕
上記のようにして製造した本発明の組成物シートを、必要時に加熱することにより直ちに硬化させて、高い硬度と表面タックのない可撓性シート状硬化物を形成することができる。
上記のようにして製造した本発明の組成物シートを、必要時に加熱することにより直ちに硬化させて、高い硬度と表面タックのない可撓性シート状硬化物を形成することができる。
前記組成物を硬化させる際には、硬化は、例えば、60〜180℃で1〜12時間程度行うことができるが、60〜150℃の範囲でステップキュアをすることにより行うことが好ましい。例えば、ステップキュアは、2段階または3段階以上を経て、好ましくは以下の3段階を経て行うことができる。まず、該組成物を25〜60℃で低温硬化させる。硬化時間は0.5〜2時間程度の範囲でよい。次いで、該組成物を60〜120℃で加熱硬化させる。硬化時間は0.5〜2時間程度の範囲でよい。最後に、該組成物を150〜180℃で加熱硬化させる。硬化時間は1〜10時間程度の範囲でよい。より具体的には、該組成物を60℃で1時間低温硬化させ、次いで100℃で1〜2時間加熱硬化させ、さらに150℃で3〜8時間加熱硬化させることが好ましい。これらの段階を経たステップキュアにより、厚い皮膜にもかかわらず十分に硬化し、気泡の発生もなく、無色透明の硬化物を得ることができる。
本発明の組成物を硬化させて得られる硬化物のガラス転移点(Tg)は、通常、市販の測定器[例えば、真空理工(株)製の熱機械試験器(商品名:TM―7000、測定範囲:25〜200℃)]では検出されないほど高いことから、得られる硬化物は極めて耐熱性に優れたものとなる。
なお、圧着は、通常、室温〜300℃以下で、10MPa以下(通常0.01〜10のMPa)加圧下で行うことができ、好ましくは5MPa以下(例えば0.1〜5MPa)、特には0.5〜5MPaである。硬化は、通常50〜200℃、特に70〜180℃で1〜30分、特に2〜10分である。また、50〜200℃、特に70〜180℃で0.1〜10時間、特に1〜4時間のポストキュアを行うことができる。
<発光装置の製造方法>
本発明によれば、LED素子の表面に、上記の接着性シリコーン組成物シートを配置し、該組成物シートを加熱硬化させて蛍光体含有硬化シリコーン樹脂層で前記LED素子表面を被覆することを含む被覆LED素子を有する発光装置の製造方法が提供され、また、該製造方法により得られる被覆LED素子を有する発光装置も提供される。
本発明によれば、LED素子の表面に、上記の接着性シリコーン組成物シートを配置し、該組成物シートを加熱硬化させて蛍光体含有硬化シリコーン樹脂層で前記LED素子表面を被覆することを含む被覆LED素子を有する発光装置の製造方法が提供され、また、該製造方法により得られる被覆LED素子を有する発光装置も提供される。
本発明の組成物シートは、LED素子封止用、特に青色LEDや紫外LEDの素子封止用として有用なものである。LED素子は、本発明の組成物シートを該LED素子の上に配置(通常、圧着)した後に加熱して硬化させ、該LED素子上に該硬化物被膜を形成することができる。こうしてLED素子の表面に光変換を安定に行う蛍光体含有層が形成される。得られた蛍光体含有層は硬質でありながら可撓性に優れ、表面のタックが少ない。
接着性シリコーン組成物シートは通常1〜500μm、好ましくは10〜300μmの厚さで使用されるが、蛍光体の含有量や発光効率等によって適宜調整される。該シートの大きさは被覆されるLED素子のサイズに合わせればよい。該シートをLED素子の表面に配置後、加熱硬化させる。加熱硬化の条件は上記の通りであり、通常、一次硬化の後二次硬化させる。
以下、実施例を用いて本発明についてより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。重量平均分子量は、GPCにより上述した条件で測定されたポリスチレン換算の測定値である。また、平均粒径とはレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した粒度分布における質量平均値D50(またはメジアン径)での粒径を指す。
なお、合成例で用いたメチルトリメトキシシランおよびジメチルジメトキシシランは信越化学工業(株)製のものを使用した。
<合成例1>
−オルガノポリシロキサン(A1)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)とジメチルジメトキシシラン24g(0.2モル)、イソブチルアルコ−ル106gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液60.5gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(5);
(CH3)1.20(OX)0.25SiO 1.28 (5)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量24,000のオルガノポリシロキサン(a1−1)を113g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
<合成例1>
−オルガノポリシロキサン(A1)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)とジメチルジメトキシシラン24g(0.2モル)、イソブチルアルコ−ル106gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液60.5gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(5);
(CH3)1.20(OX)0.25SiO 1.28 (5)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量24,000のオルガノポリシロキサン(a1−1)を113g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
次に得られたオルガノポリシロキサン(a1−1)113g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)とポリスチレン系陰イオン交換樹脂 ダイヤイオンSA10A 15.8g(水分含有量43〜47質量%)をフラスコに入れて、室温で72時間、攪拌混合して反応させた。72時間反応終了後、キシレン27gを入れて、ろ過することにより下記式(6);
(CH3)1.2(OX)0.12SiO 1.34 (6)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が210,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a1−2)を135g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
(CH3)1.2(OX)0.12SiO 1.34 (6)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が210,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a1−2)を135g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
更に、得られたオルガノポリシロキサン(a1−2)135g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%)とトリエチルアミン36g、キシレン120gをフラスコにいれ、その後攪拌しながら、25℃〜60℃でトリメチルシリルクロライド26gを滴下した。滴下終了後、2時間室温で反応させた後、水を200g滴下した。その後、反応液を分液ロートに入れて分離した後、水200gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水で水を留去、ろ過、溶剤ストリップを行うことにより、下記式(7);
(CH3)1.20(OX)0.10SiO 1.35 (7)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が220,000のオルガノポリシロキサン(A1)71g(不揮発分92質量%である)を得た。
(CH3)1.20(OX)0.10SiO 1.35 (7)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が220,000のオルガノポリシロキサン(A1)71g(不揮発分92質量%である)を得た。
<合成例2>
−オルガノポリシロキサン(A2)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン68.1g(0.5モル)と、ジメチルジメトキシシラン60.1g(0.5モル)と、イソブチルアルコ−ル118gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液54gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(8);
(CH3)1.50(OX)0.28SiO 1.11 (8)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量9,000のオルガノポリシロキサン(a2−1)を109g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
−オルガノポリシロキサン(A2)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン68.1g(0.5モル)と、ジメチルジメトキシシラン60.1g(0.5モル)と、イソブチルアルコ−ル118gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液54gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(8);
(CH3)1.50(OX)0.28SiO 1.11 (8)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量9,000のオルガノポリシロキサン(a2−1)を109g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
次に得られたオルガノポリシロキサン(a2−1)109g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)とポリスチレン系陰イオン交換樹脂 ダイヤイオンSA10A 15.2g(水分含有量43〜47質量%)をフラスコに入れて、室温で72時間、攪拌混合して反応させた。72時間反応終了後、キシレン25gを入れて、ろ過することにより下記式(9);
(CH3)1.50(OX)0.21SiO 1.15 (9)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が80,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a2−2)を133g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
(CH3)1.50(OX)0.21SiO 1.15 (9)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が80,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a2−2)を133g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
更に、得られたオルガノポリシロキサン(a2−2)133g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%)とトリエチルアミン36g、キシレン120gをフラスコにいれ、その後攪拌しながら、25℃〜60℃でトリメチルシリルクロライド26gを滴下した。滴下終了後、2時間室温で反応させた後、水を200g滴下した。その後、反応液を分液ロートに入れて分離した後、水200gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水で水を留去、ろ過、溶剤ストリップを行うことにより、下記式(10);
(CH3)1.50(OX)0.19SiO 1.16 (10)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が84,000のオルガノポリシロキサン(A2)70g(不揮発分91質量%である)を得た。
(CH3)1.50(OX)0.19SiO 1.16 (10)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が84,000のオルガノポリシロキサン(A2)70g(不揮発分91質量%である)を得た。
<合成例3>
−オルガノポリシロキサン(A3)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)とジメチルジメトキシシラン14.4g(0.12モル)、ジフェニルジメトキシシラン19.5g(0.08モル)にイソブチルアルコ−ル106gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液60.5gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(11);
(C6H5)0.096(CH3)1.104(OX)0.25SiO 1.28 (11)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量 25,000のオルガノポリシロキサン(a3-1)を120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
次に得られたオルガノポリシロキサン(a3−1)120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)とポリスチレン系陰イオン交換樹脂 ダイヤイオンSA10A 15.8g(水分含有量43〜47質量%)をフラスコに入れて、室温で72時間、攪拌混合して反応させた。72時間反応終了後、キシレン27gを入れて、ろ過することにより下記式(12);
(C6H5)0.096(CH3)1.104(OX)0.12SiO 1.34 (12)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量 の最大値が220,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a3-2)を140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
更に、得られたオルガノポリシロキサン(a3-2)140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%)とトリエチルアミン36g、キシレン120gをフラスコにいれ、その後攪拌しながら、25℃〜60℃でトリメチルシリルクロライド26gを滴下した。滴下終了後、2時間室温で反応させた後、水を200g滴下した。その後、反応液を分液ロートに入れて分離した後、水200gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水で水を留去、ろ過、溶剤ストリップを行うことにより、下記式(13)
(C6H5)0.096(CH3)1.104(OX)0.10SiO 1.35 (13)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が230,000のオルガノポリシロキサン(A3)75g(不揮発分92質量%である)を得た。
−オルガノポリシロキサン(A3)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)とジメチルジメトキシシラン14.4g(0.12モル)、ジフェニルジメトキシシラン19.5g(0.08モル)にイソブチルアルコ−ル106gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液60.5gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(11);
(C6H5)0.096(CH3)1.104(OX)0.25SiO 1.28 (11)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量 25,000のオルガノポリシロキサン(a3-1)を120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
次に得られたオルガノポリシロキサン(a3−1)120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)とポリスチレン系陰イオン交換樹脂 ダイヤイオンSA10A 15.8g(水分含有量43〜47質量%)をフラスコに入れて、室温で72時間、攪拌混合して反応させた。72時間反応終了後、キシレン27gを入れて、ろ過することにより下記式(12);
(C6H5)0.096(CH3)1.104(OX)0.12SiO 1.34 (12)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量 の最大値が220,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a3-2)を140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
更に、得られたオルガノポリシロキサン(a3-2)140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%)とトリエチルアミン36g、キシレン120gをフラスコにいれ、その後攪拌しながら、25℃〜60℃でトリメチルシリルクロライド26gを滴下した。滴下終了後、2時間室温で反応させた後、水を200g滴下した。その後、反応液を分液ロートに入れて分離した後、水200gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水で水を留去、ろ過、溶剤ストリップを行うことにより、下記式(13)
(C6H5)0.096(CH3)1.104(OX)0.10SiO 1.35 (13)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が230,000のオルガノポリシロキサン(A3)75g(不揮発分92質量%である)を得た。
<比較合成例1>
−ビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(Q1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeViSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ビニル基含有樹脂(Q1)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位と、[-O1/2SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O1/2−]で表される構造との構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[−O1/2SiMe2O−(Me2SiO)33-SiMe2O1/2−]0.01[MeViSiO2/2]0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は62,000、融点は60℃であった。
−ビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(Q1)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeViSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ビニル基含有樹脂(Q1)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位と、[-O1/2SiMe2O-(Me2SiO)33-SiMe2O1/2−]で表される構造との構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[−O1/2SiMe2O−(Me2SiO)33-SiMe2O1/2−]0.01[MeViSiO2/2]0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は62,000、融点は60℃であった。
[比較合成例2]
−ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(Q2)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeHSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ヒドロシリル基含有樹脂(Q2)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位と、[−O1/2SiMe2O−(Me2SiO)33-SiMe2O1/2]で表される構造の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[−O1/2SiMe2O−(Me2SiO)33−SiMe2O1/2]0.01[MeHSiO2/2] 0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は58,000、融点は58℃であった。
−ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン樹脂(Q2)−
PhSiCl3で示されるオルガノシラン:27mol、ClMe2SiO(Me2SiO)33SiMe2Cl:1mol、MeHSiCl2:3molをトルエン溶媒に溶解後、水中に滴下し、共加水分解し、更に水洗、アルカリ洗浄にて中和、脱水後、溶剤をストリップし、ヒドロシリル基含有樹脂(Q2)を合成した。この樹脂は、構成するシロキサン単位と、[−O1/2SiMe2O−(Me2SiO)33-SiMe2O1/2]で表される構造の構成比が式:[PhSiO3/2]0.27[−O1/2SiMe2O−(Me2SiO)33−SiMe2O1/2]0.01[MeHSiO2/2] 0.03で示される。この樹脂の重量平均分子量は58,000、融点は58℃であった。
<比較合成例3>
−オルガノポリシロキサン(A4)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)とジメチルジメトキシシラン9.6g(0.08モル)、ジフェニルジメトキシシラン29.3g(0.12モル)にイソブチルアルコ−ル106gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液60.5gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(14);
(C6H5)0.144(CH3)1.056(OX)0.25SiO 1.28 (14)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量25,000のオルガノポリシロキサン(a4−1)を120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
次に得られたオルガノポリシロキサン(a4−1)120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)とポリスチレン系陰イオン交換樹脂 ダイヤイオンSA10A 15.8g(水分含有量43〜47質量%)をフラスコに入れて、室温で72時間、攪拌混合して反応させた。72時間反応終了後、キシレン27gを入れて、ろ過することにより下記式(15);
(C6H5)0.144(CH3)1.056(OX)0.12SiO 1.34 (15)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が220,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a4−2)を140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
更に、得られたオルガノポリシロキサン(a4−2)140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%)とトリエチルアミン36g、キシレン120gをフラスコにいれ、その後攪拌しながら、25℃〜60℃でトリメチルシリルクロライド26gを滴下した。滴下終了後、2時間室温で反応させた後、水を200g滴下した。その後、反応液を分液ロートに入れて分離した後、水200gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水で水を留去、ろ過、溶剤ストリップを行うことにより、下記式(16)
(C6H5)0.144(CH3)1.056(OX)0.10SiO 1.35 (16)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が230,000のオルガノポリシロキサン(A4)75g(不揮発分92質量%である)を得た。
−オルガノポリシロキサン(A4)の合成)−
1Lの3つ口フラスコに、撹拌装置および冷却管をセットした。このフラスコに、メチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)とジメチルジメトキシシラン9.6g(0.08モル)、ジフェニルジメトキシシラン29.3g(0.12モル)にイソブチルアルコ−ル106gとを入れ、撹拌しながら氷冷した。系中の温度を0℃〜20℃に保ちながら、0.05Nの塩酸溶液60.5gを滴下した。滴下終了後、80℃の還流温度で11時間攪拌した。次いで、反応液を室温まで冷却した後、該反応液にキシレン150gを入れて希釈した。その後、反応液を分液ロートに入れて水300gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水することにより、水を留去し、揮発分を30質量%に調整することにより、下記式(14);
(C6H5)0.144(CH3)1.056(OX)0.25SiO 1.28 (14)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量25,000のオルガノポリシロキサン(a4−1)を120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)を得た。
次に得られたオルガノポリシロキサン(a4−1)120g(有機溶媒を含み、不揮発分70質量%である)とポリスチレン系陰イオン交換樹脂 ダイヤイオンSA10A 15.8g(水分含有量43〜47質量%)をフラスコに入れて、室温で72時間、攪拌混合して反応させた。72時間反応終了後、キシレン27gを入れて、ろ過することにより下記式(15);
(C6H5)0.144(CH3)1.056(OX)0.12SiO 1.34 (15)
(上記式中、Xは、水素原子、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が220,000のオルガノポリシロキサンを含有するオルガノポリシロキサン(a4−2)を140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%である)を得た。
更に、得られたオルガノポリシロキサン(a4−2)140g(有機溶媒を含み、不揮発分57質量%)とトリエチルアミン36g、キシレン120gをフラスコにいれ、その後攪拌しながら、25℃〜60℃でトリメチルシリルクロライド26gを滴下した。滴下終了後、2時間室温で反応させた後、水を200g滴下した。その後、反応液を分液ロートに入れて分離した後、水200gで洗浄し、水洗液の抽出水伝導度が2.0μS/cm以下になるまで洗浄を継続した。そして、前記洗浄済み反応液を共沸脱水で水を留去、ろ過、溶剤ストリップを行うことにより、下記式(16)
(C6H5)0.144(CH3)1.056(OX)0.10SiO 1.35 (16)
(上記式中、Xは、―Si(CH3)3、メチル基およびイソブチル基の組み合わせである)
で表される、重量平均分子量の最大値が230,000のオルガノポリシロキサン(A4)75g(不揮発分92質量%である)を得た。
[実施例1]
合成例1で合成したシリコーン樹脂(A1)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間加熱してジグライムを揮発させ乾燥して、常温で可塑性の固体状である蛍光体入り組成物シートを作成した。
合成例1で合成したシリコーン樹脂(A1)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間加熱してジグライムを揮発させ乾燥して、常温で可塑性の固体状である蛍光体入り組成物シートを作成した。
<<特性の評価>>
以下の特性を測定、評価した。結果を表1に示す。
1.機械的特性
組成物をコンプレッション成型機にて圧縮成型し、150℃で5分間、加熱成型して硬化物を得た。更にこれを150℃,4時間で2次硬化させて厚さ0.2mmのシート状硬化物を得た。これについて、JIS K 6251及びJIS K 6253に準拠し、引張強さ(0.2mm厚)、硬さ(タイプD型スプリング試験機を用いて測定)を測定した。
以下の特性を測定、評価した。結果を表1に示す。
1.機械的特性
組成物をコンプレッション成型機にて圧縮成型し、150℃で5分間、加熱成型して硬化物を得た。更にこれを150℃,4時間で2次硬化させて厚さ0.2mmのシート状硬化物を得た。これについて、JIS K 6251及びJIS K 6253に準拠し、引張強さ(0.2mm厚)、硬さ(タイプD型スプリング試験機を用いて測定)を測定した。
2.表面のタック性
上記機械特性の評価と同様に2次硬化させた硬化物表面のタック性を指触にて確認した。更に、市販の銀紛(平均粒径5μm)中に硬化物を置き、取り出し後、エアーを吹き付けて表面に埃のように付着した銀粉が取れるか試験した。指触によるタック感がなく、かつ銀粉吹き付け試験ですべての銀粉が付着せずに取れた場合にタック性は「無し」と評価し、指触におけるタック感及び銀粉付着の少なくとも一方がある場合にはタック性は「有り」と評価した。
上記機械特性の評価と同様に2次硬化させた硬化物表面のタック性を指触にて確認した。更に、市販の銀紛(平均粒径5μm)中に硬化物を置き、取り出し後、エアーを吹き付けて表面に埃のように付着した銀粉が取れるか試験した。指触によるタック感がなく、かつ銀粉吹き付け試験ですべての銀粉が付着せずに取れた場合にタック性は「無し」と評価し、指触におけるタック感及び銀粉付着の少なくとも一方がある場合にはタック性は「有り」と評価した。
3.蛍光体の分散安定性
アルミナ基板上に形成された直径6mm、中央部深さ2mmの凹部に上記の調製直後の樹脂組成物を入れ、上記機械特性の評価と同様に加熱硬化して厚さ2mm、直径6mmの円盤状成型物を成型した。この成型物の上部表面層(厚さ0.2mm)と下部表面層(厚さ0.2mm)のそれぞれから一部切り取り、各々を800℃にて加熱して灰化し、得られた灰中の蛍光体の含有量(質量%)を測定し、上部と下部の含有量を定量し、上部と下部の含有量の差を測定値とした。
アルミナ基板上に形成された直径6mm、中央部深さ2mmの凹部に上記の調製直後の樹脂組成物を入れ、上記機械特性の評価と同様に加熱硬化して厚さ2mm、直径6mmの円盤状成型物を成型した。この成型物の上部表面層(厚さ0.2mm)と下部表面層(厚さ0.2mm)のそれぞれから一部切り取り、各々を800℃にて加熱して灰化し、得られた灰中の蛍光体の含有量(質量%)を測定し、上部と下部の含有量を定量し、上部と下部の含有量の差を測定値とした。
さらに、該組成物を−20℃の冷凍庫内に3か月間保管した後に、組成物を上記と同様に成型し、同様にして上部と下部における蛍光体の含有量を定量し、上部と下部の含有量の差を測定値とした。
調製直後の測定値と保管後の測定値とを比較し、保管前後の測定値の変化量が5%以上あるものについては「分離有り」と判定とした。こうして蛍光体の分散安定性を測定した。
調製直後の測定値と保管後の測定値とを比較し、保管前後の測定値の変化量が5%以上あるものについては「分離有り」と判定とした。こうして蛍光体の分散安定性を測定した。
4.耐UV照射試験
ガラス基板に得られた組成物を載せてラミネーターで加圧し、60℃で1時間、次いで100℃で1時間、さらに150℃で4時間のステップキュアを行うことにより、ガラス基板上に硬化物を形成させた。その硬化物に対して、UV照射装置(商品名:アイ紫外硬化用装置、アイグラフィックス(株)製)によりUV照射(30mW)を24時間行った。UV照射後の硬化物の表面を目視により観察した。前記硬化物の表面に全く劣化が認められない場合を「良好」と評価しAと示し、やや劣化が認められる場合を「やや劣化あり」と評価しBと示し、著しい劣化が認められる場合を「劣化」と評価しCと示した。
ガラス基板に得られた組成物を載せてラミネーターで加圧し、60℃で1時間、次いで100℃で1時間、さらに150℃で4時間のステップキュアを行うことにより、ガラス基板上に硬化物を形成させた。その硬化物に対して、UV照射装置(商品名:アイ紫外硬化用装置、アイグラフィックス(株)製)によりUV照射(30mW)を24時間行った。UV照射後の硬化物の表面を目視により観察した。前記硬化物の表面に全く劣化が認められない場合を「良好」と評価しAと示し、やや劣化が認められる場合を「やや劣化あり」と評価しBと示し、著しい劣化が認められる場合を「劣化」と評価しCと示した。
5.輝度測定
組成物を、2枚のETFEフィルムの間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ50μmのシート状に成形し組成物シートを得た。得られた組成物シートをETFEフィルムごとチップサイズに切断して小片化した。図1に示すように、得られたシート片の片側のETFEフィルムを剥離し、露出した組成物側がLEDチップ1に接触するようにGaN系LEDチップ1上に載せた後にもう一方のETFEフィルムを除去した。次に、150℃で5分間、加熱成型してLEDチップ上に硬化した蛍光体含有樹脂層2を形成した。更にこれを150℃で60分間加熱して2次硬化させた。この様にして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂層2で被覆されたLEDチップ1を用いて、セラミック回路基板3上に図1に示す様なフリップチップ構造の発光半導体(LED)装置を作製した。図中、4はハンダボールである。こうして得たLED装置に100mA通電させてLEDを発光させ、初期、500時間後及び1000時間後に輝度を大塚電子製LED光学特性モニタ(LE―3400)により測定した。この測定を3個のLED装置に行って、その平均値を得た。
組成物を、2枚のETFEフィルムの間に挟み、熱プレス機を用いて80℃で5tの圧力下で5分間圧縮成型を行い、厚さ50μmのシート状に成形し組成物シートを得た。得られた組成物シートをETFEフィルムごとチップサイズに切断して小片化した。図1に示すように、得られたシート片の片側のETFEフィルムを剥離し、露出した組成物側がLEDチップ1に接触するようにGaN系LEDチップ1上に載せた後にもう一方のETFEフィルムを除去した。次に、150℃で5分間、加熱成型してLEDチップ上に硬化した蛍光体含有樹脂層2を形成した。更にこれを150℃で60分間加熱して2次硬化させた。この様にして得られた蛍光体含有シリコーン樹脂層2で被覆されたLEDチップ1を用いて、セラミック回路基板3上に図1に示す様なフリップチップ構造の発光半導体(LED)装置を作製した。図中、4はハンダボールである。こうして得たLED装置に100mA通電させてLEDを発光させ、初期、500時間後及び1000時間後に輝度を大塚電子製LED光学特性モニタ(LE―3400)により測定した。この測定を3個のLED装置に行って、その平均値を得た。
[実施例2]
合成例2で合成したシリコーン樹脂(A2)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間乾燥して常温で可塑性の固体である蛍光体入り組成物シートを作成した。
合成例2で合成したシリコーン樹脂(A2)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間乾燥して常温で可塑性の固体である蛍光体入り組成物シートを作成した。
[実施例3]
合成例3で合成したシリコーン樹脂(A3)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間乾燥して常温で可塑性の固体である蛍光体入り組成物シートを作成した。
合成例3で合成したシリコーン樹脂(A3)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間乾燥して常温で可塑性の固体である蛍光体入り組成物シートを作成した。
[比較例1]
実施例1のレジンに変え常温で液体のビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂を主剤とする市販の付加反応硬化型シリコーンワニスであるKJR−632(商品名、信越化学工業(株)製)70質量部に対して、実施例1と同じ平均粒径5μmの蛍光体(YAG)30質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌して得られた組成物からシートを作成し、実施例1と同様にして各特性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1のレジンに変え常温で液体のビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂を主剤とする市販の付加反応硬化型シリコーンワニスであるKJR−632(商品名、信越化学工業(株)製)70質量部に対して、実施例1と同じ平均粒径5μmの蛍光体(YAG)30質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌して得られた組成物からシートを作成し、実施例1と同様にして各特性を評価した。結果を表1に示す。
[比較例2]
実施例1で調製したシリコーン樹脂組成物に代えて、比較合成例1、2を34.9,34.9質量部と白金触媒0.1質量部、反応抑制剤エチニル(Ethyny)50(日信化学製)0.1質量部で調製した常温で固体のフェニルビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂を主剤とする付加反応硬化型シリコーンワニス(KJR−632:信越化学工業(株)製)を70質量部に対して、実施例1と同じ平均粒径5μmの蛍光体(YAG)30質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌して得られた組成物からシートを作成し、実施例1と同様にして各特性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1で調製したシリコーン樹脂組成物に代えて、比較合成例1、2を34.9,34.9質量部と白金触媒0.1質量部、反応抑制剤エチニル(Ethyny)50(日信化学製)0.1質量部で調製した常温で固体のフェニルビニル基含有オルガノポリシロキサン樹脂を主剤とする付加反応硬化型シリコーンワニス(KJR−632:信越化学工業(株)製)を70質量部に対して、実施例1と同じ平均粒径5μmの蛍光体(YAG)30質量部を加えた後、60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく攪拌して得られた組成物からシートを作成し、実施例1と同様にして各特性を評価した。結果を表1に示す。
[比較例3]
比較合成例3で合成したシリコーン樹脂(A4)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間乾燥して常温で可塑性の固体である蛍光体入り組成物シートを作成した。
比較合成例3で合成したシリコーン樹脂(A4)100質量部に触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート0.1質量部、さらに平均粒径5μmの蛍光体(YAG)を30質量部加え60℃に加温したプラネタリーミキサーでよく撹拌し、シリコーン樹脂組成物を調製した。この組成物は、25℃において可塑性の固体であった。この組成物をジグライムに溶解しフィルムコータにてETFEフィルム上に50μmになるように塗布、100℃で5分間乾燥して常温で可塑性の固体である蛍光体入り組成物シートを作成した。
※メチル置換基量(%)=N/M×100
N:ケイ素原子上に置換されたメチル基のモル数
M:ケイ素原子上に置換された全有機基のモル数
N:ケイ素原子上に置換されたメチル基のモル数
M:ケイ素原子上に置換された全有機基のモル数
1 LEDチップ
2 蛍光体含有シリコーン樹脂層
3 セラミック回路基板
4 ハンダボール
2 蛍光体含有シリコーン樹脂層
3 セラミック回路基板
4 ハンダボール
Claims (14)
- (1)ケイ素原子に結合した有機基の90%以上がメチル基であるオルガノポリシロキサン、
(2)硬化剤、及び
(3)蛍光体
を含み、常温で可塑性の固体状もしくは半固体の状態である熱硬化性シリコーン樹脂組成物からなる接着性シリコーン組成物シート。 - 前記成分(1)のオルガノポリシロキサンが、下記平均組成式(1):
R1 a(OX)bSiO(4-a-b)/2 …(1)
[式中R1は、独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基又はアリール基であり、Xは、独立に、-Si(R2R3R4)(R2,R3及びR4はアルキル基、アルケニル基、アリール基もしくはそれらのハロゲン置換基である。但し、式中のR1、R2、R3及びR4の合計の90%以上はメチル基である。)、炭素原子数1〜6のアルキル基,アルケニル基,アルコキシアルキル基又はアシル基であり、aは1.00〜1.50の数であり、bは0<b<2を満たす数であり、但し、1.00<a+b<2.00である。]
で表される、ポリスチレン換算の重量平均分子量の最大値が1×104以上であるオルガノポリシロキサンであり、
前記成分(2)の硬化剤が縮合触媒である、請求項1に係る組成物シート。 - 前記R2、R3及びR4がメチル基である請求項2に係る組成物シート。
- 前記R1が炭素原子数1〜6のアルキル基である請求項2に係る組成物シート。
- 前記R1がメチル基である請求項2〜4のいずれか1項に係る組成物シート。
- 前記成分(2)の縮合触媒が有機金属系触媒である請求項2〜5のいずれか1項に係る組成物シート。
- 前記有機金属系触媒が錫、亜鉛、アルミニウムおよびチタンからなる群から選ばれる少なくとも一種の原子を含有する請求項6に係る組成物シート。
- 前記有機金属系触媒がアルミニウムキレート化合物である請求項6に係る組成物シート。
- 前記有機金属系触媒がアセチルアセトン変性アルミニウム化合物である請求項8に係る組成物シート。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の組成物がさらに有機溶剤を含み、該組成物を基板上に塗布して形成した塗膜を加熱乾燥にて得られた請求項1〜9のいずれか1項に係る組成物シート。
- 成分(1)のオルガノポリシロキサン100質量部に対して、成分(2)の硬化剤を0.05〜10質量部、そして成分(3)の蛍光体を0.1〜1000質量部含有する請求項1〜10のいずれか1項に係る接着性シリコーン組成物シート。
- 成分(3)の蛍光体の平均粒径が1〜50μmである請求項1〜11のいずれか1項に係る接着性シリコーン組成物シート。
- LED素子の表面に、請求項1〜12のいずれか1項に記載の接着性シリコーン組成物シートを配置し、該組成物シートを加熱硬化させて蛍光体含有硬化シリコーン樹脂層で前記LED素子表面を被覆することを含む被覆LED素子を有する発光装置の製造方法。
- 請求項13に記載の方法により得られる被覆LED素子を有する発光装置。
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