JP2015524496A - 硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

本出願は、硬化性組成物およびその用途に関する。本出願は、加工性、作業性および接着性が優れ、硬化されると優秀な光抽出効率、亀裂耐性、硬度、耐熱衝撃性および接着性を示し、苛酷条件下でも長期間安定的な耐久信頼性を示し、白濁や表面のべたつきを誘発しない硬化性組成物を提供する。本出願の硬化性組成物は、例えばLEDなどのような光半導体の封止材または接着素材に用いられる。

Description

本出願は、硬化性組成物およびその用途に関する。
LED(Light Emitting Diode)は、例えば発光波長が約250〜550nmである青色または紫外線LEDとして、GaN、GaAlN、InGaNおよびInAlGaNのようなGaN系の化合物半導体を用いた高輝度製品から得られる。赤色および緑色LEDを青色LEDと組み合わせた手法により高画質のフルカラー画像の形成が可能となる。例えば、青色LEDまたは紫外線LEDを蛍光体と組み合わせて白色LEDを製造する技術が知られている。このようなLEDはLCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置の光源や照明用のランプに需要が広がっている。
LED封止材として、接着性が高く、かつ力学的に耐久性が優れるエポキシ樹脂が幅広く用いられるが、エポキシ樹脂は青色乃至紫外線領域の光に対する透過率が低く、さらに耐光性が低下される。そこで、例えば特許文献1〜3などでは、前記問題点を改善するための技術が提案されている。
日本国特開平11−274571号 日本国特開2001−196151号 日本国特開2002−226551号
本出願は、硬化性組成物およびその用途を提供する。
例示的な硬化性組成物は、水素ケイ素化反応(hydrosilylation)、例えば、脂肪族不飽和結合と水素原子の反応により硬化する成分を含むことができる。例えば、硬化性組成物は、下記化学式1の平均組成式を有するポリオルガノシロキサン(以下、ポリオルガノシロキサン(A));下記化学式2の平均組成式を有するポリオルガノシロキサン(以下、ポリオルガノシロキサン(B));およびケイ素原子に結合している水素原子を含む化合物(以下、化合物(C))を少なくとも含むことができる。
[化学式1]
(R SiO1/2)(R SiO2/2)(RSiO3/2)(SiO4/2)
[化学式2]
(R SiO1/2)(R SiO2/2)(RSiO3/2)(SiO4/2)
化学式1〜3において、Rは一価炭化水素基であり、Rはエポキシ基または一価炭化水素基であり、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基であり、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基であり、Rのうち少なくとも1つはエポキシ基であり、aは0または正数であり、bは正数であり、cは0または正数であり、dは0または正数であり、eは正数であり、fは0または正数であり、gは正数であり、hは0または正数である。前記において、b/(b+c+d)は0.65以上であり、f/(f+g+h)は0.65未満とすることができる。さらに、化学式2において、(e+f)/(e+f+g+h)は0.2〜0.7であり、f/(f+g+h)は0.3以下であり、g/(g+h)は0.8以上とすることができる。
本明細書において、ポリオルガノシロキサンが特定平均組成式に表示されるということは、そのポリオルガノシロキサンがその平均組成式に表示される単一成分の場合はもちろん、2つ以上の成分の混合物でありながら前記混合物内の成分の組成平均を取ることで、その平均組成式に示される場合も含まれる。
本明細書において、用語の「M単位」は、(RSiO1/2)に表示される場合である、いわゆる一官能性シロキサン単位を意味し、用語の「D単位」は(RSiO2/2)に表示される場合である、いわゆる二管能性シロキサン単位を意味し、用語の「T単位」は(RSiO3/2)に表示される場合である、いわゆる三管能性シロキサン単位を意味し、用語の「Q単位」は(SiO4/2)に表示される場合である、いわゆる四官能性シロキサン単位を意味する。前記において、Rはケイ素原子(Si)に結合されている官能基であり、例えば、水素原子、エポキシ基または一価炭化水素基とすることができる。
本明細書において、用語の「エポキシ基」は特に規定されない限り、3個の環構成原子を有する環状エーテル(cyclic ether)または前記環状エーテルを含む化合物から誘導された一価残基を意味する。エポキシ基としては、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などが例示される。脂環式エポキシ基は、脂肪族炭化水素環構造を含み、前記脂肪族炭化水素環を形成している2個の炭素原子価もエポキシ基を形成している構造を含む化合物から来由する一価残基を意味する。脂環式エポキシ基としては、6〜12個の炭素原子を有する脂環式エポキシ基が例示され、例えば、3、4−エポキシシクロへキシルエチル基などが例示される。
本明細書において、用語の「一価炭化水素基」は、特に規定されない限り、炭素と水素からなる化合物またはそのような化合物の誘導体から誘導される一価残基を意味する。例えば、一価炭化水素基は1〜25個の炭素原子を含むことができる。一価炭化水素基としてはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基などが例示される。
本明細書において、用語の「アルキル基」は、特に規定されない限り、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルキル基を意味する。前記アルキル基は、直鎖状、分枝鎖状または環状とすることができる。また、前記アルキル基は、任意的に1つ以上の置換基に置換されてもよい。
本明細書において、用語の「アルケニル基」は、特に規定されない限り、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4のアルケニル基を意味する。前記アルケニル基は、直鎖状、分枝鎖状または環状とすることができ、任意的に1つ以上の置換基に置換されてもよい。
本明細書において、用語の「アルキニル基」は、特に規定されない限り、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4のアルキニル基を意味する。前記アルキニル基は、直鎖状、分枝鎖状または環状とすることができ、任意的に1つ以上の置換基に置換されてもよい。
本明細書において、用語の「アリール基」は、特に規定されない限り、ベンゼン環または2つ以上のベンゼン環が1つまたは2つの炭素原子を共有しながら縮合または結合された構造を含む化合物またはその誘導体から由来する一価残基を意味する。アリール基の範囲には、通常にアリール基に呼称される官能基はもちろん、いわゆるアラルキル基(aralkyl group)またはアリールアルキル基なども含まれる。アリール基は、例えば、炭素数6〜25、炭素数6〜21、炭素数6〜18または炭素数6〜12のアリール基とすることができる。アリール基としては、フェニル基、ジクロロフェニル、クロロフェニル、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基(xylyl group)またはナフチル基などが例示される。
エポキシ基または一価炭化水素基などに任意的に置換されてもよい置換基としては、塩素またはフッ素などのハロゲン、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などのエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、チオール基または一価炭化水素基などが例示されるが、これに制限されない。
ポリオルガノシロキサン(A)は、例えば、線状または部分架橋構造を有することができる。本明細書において、用語の「線状構造」は、MおよびD単位からなるポリオルガノシロキサンの構造を意味する。また、用語の「部分架橋構造」は、D単位から由来する線状構造が十分長く、かつ、TまたはQ単位、例えば、T単位が部分的に導入されている構造を意味する。一例として、部分架橋構造のポリオルガノシロキサンは、全てのD、TおよびQ単位に対するD単位の割合、すなわち化学式1において、b/(b+c+d)が0.65以上または0.7以上でありながら1未満のポリオルガノシロキサンを意味する。
化学式1の平均組成式において、a、b、cおよびdは、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれているシロキサン単位のモル比を示す。例えば、その合計(a+b+c+d)を1とした場合、aは0〜0.5または0.01〜0.15であり、bは0.3〜0.98または0.5〜0.9であり、cは0〜0.3または0〜0.2であり、dは0〜0.2または0〜0.1である。ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造の場合、cは0.01〜0.30である。さらに、b/(b+c+d)は0.65〜1または0.7〜1とすることができる。ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造の場合、b/(b+c+d)は0.65以上または0.7以上でありながら1未満であるか、0.65〜0.97または0.7〜0.97とすることができる。シロキサン単位の割合をこのように調節して、適用用途に応じて好適な物性に確保することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、脂肪族不飽和結合またはそれを含む官能基、例えば、アルケニル基を1つ以上含む。これにより、化学式1において、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基とすることができる。例えば、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全てのケイ素原子のモル数(Si)に対する脂肪族不飽和結合またはそれを含む官能基のモル数(Ak)の割合(Ak/Si)は0.01以上または0.02以上とすることができる。前記の割合(Ak/Si)は、さらに0.2以下または0.15以下とすることができる。前記の割合(Ak/Si)を0.01以上または0.02以上に調節し、反応性を適切に維持し、未反応成分が硬化物の表面に染み出すことを防止することができる。さらに、前記の割合(Ak/Si)を0.2以下または0.15以下に調節し、硬化物の亀裂耐性を好適に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、アリール基、例えば、ケイ素原子に結合されているアリール基を1つ以上含むことができる。アリール基を含む場合に、化学式1において、Rのうち少なくとも1つはアリール基とすることができる。このような場合に、例えば、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全てのケイ素原子のモル数(Si)と前記ポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全てのケイ素原子に結合されたアリール基のモル数(Ar)の割合(Ar/Si)は0.5〜1.5とすることができる。前記範囲内で組成物は優れる加工性および作業性を有し、硬化後には優れた耐湿性、光分散性、光透過性および硬度特性などを示すことができる。
ポリオルガノシロキサン(A)はD単位として、下記化学式4の単位と下記化学式5の単位を含むことができる。
[化学式4]
(RSiO2/2)
[化学式5]
(R SiO2/2)
化学式4および5において、RおよびRはそれぞれ独立的なエポキシ基または一価炭化水素基であり、Rはアリール基である。一例として、前記RおよびRはそれぞれ独立的なアルキル基とすることができる。
ポリオルガノシロキサン(A)において、前記化学式4のシロキサン単位のモル数(Dm)に対して前記化学式5のシロキサン単位のモル数(Dp)の割合(Dm/Dp)は、約0.3〜2.0、0.3〜1.5または0.5〜1.5程度とすることができる。このような割合の範囲内で光透過率および機械的強度などが優れ、表面のべたつきがなく、水分およびガス透過性が調節され、長期間安定的な耐久性を確保することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)において、化学式5のシロキサン単位のモル数(Dp)およびポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全てのD単位のモル数(D)の割合は百分率(100×Dp/D)で30%以上、30〜65%または30〜60%程度とすることができる。このような割合の範囲内で光透過率および機械的強度などが優れ、表面のべたつきがなく、水分およびガス透過性が調節され、長期間安定的な耐久性を確保することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)において、化学式5のシロキサン単位のモル数(Dp)およびポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全てのD単位のうちのアリール基を含むD単位のモル数(ArD)の割合は百分率(100×Dp/ArD)で70%以上または80%以上とすることができる。前記百分率(100×Dp/ArD)の上限に特に制限がなく、例えば、100%とすることができる。このような割合の範囲内において組成物は、硬化前に優れた加工性および作業性を示し、硬化後には機械的強度、ガス透過性、耐湿性、光透過率、屈折率、光抽出効率および硬度特性などを好適に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造なら、前記は下記化学式6または7の単位を含むことができる。
Figure 2015524496
化学式6において、R、RおよびRは、それぞれ独立的な炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基または炭素数6〜25のアリール基である。化学式6において、R、RおよびRのうち少なくとも1つはアルケニル基とすることができる。さらに、化学式6において、Rは、他の例としてアリール基、例えば、炭素数6〜25、炭素数6〜21、炭素数6〜18または炭素数6〜13のアリール基またはフェニル基とすることができる。
Figure 2015524496
化学式7において、Rは炭素数6〜25のアリール基であり、R〜R10はそれぞれ独立的な炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基または炭素数6〜25のアリール基であり、R11は炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜25のアリール基である。化学式6において、R〜R10のうち少なくとも1つはアルケニル基とすることができる。
例示的な部分架橋構造のポリオルガノシロキサン(A)は、化学式6または7の単位を1つ以上含むことができる。化学式6または7の単位は、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれるシロキサン単位のうちのD単位のケイ素原子とT単位のケイ素原子が酸素原子を媒介に直接結合されている形態の単位である。ポリオルガノシロキサン(A)が2つ以上の成分の混合物でありながら前記各成分の組成平均が、化学式1の平均組成式に表示される場合には、ポリオルガノシロキサン(A)は化学式6または7の単位を有する単一成分を少なくとも1つ含むことができる。化学式6または7の単位を含むポリオルガノシロキサンは、例えば、後述する開環重合反応を介して製造することができる。前記方式によると、化学式6または7の単位を含みつつ、アルコキシ基が結合されたケイ素原子およびヒドロキシ基が結合されたケイ素原子などが最小化されたポリオルガノシロキサンを製造することができる。
一例として、ポリオルガノシロキサン(A)は、HNMR測定により求められるスペクトラムでケイ素原子に結合されたアルケニル基から来由するピークの面積(Ak)に対してケイ素原子に結合されたアルコキシ基から由来するピークの面積(OR)の割合(OR/Ak)が0.05以下、0.03以下、0.01以下、0.005以下または0とすることができる。前記範囲で適切な粘度特性を有しながら、他の物性も好適に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、KOH適正により求められる酸価(acid value)が0.05mgKOH/g以下、0.03mgKOH/g以下、0.01mgKOH/g以下または0mgKOH/gとすることができる。前記範囲で適切な粘度特性を有しながら、他の物性も好適に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、25℃での粘度が500cP以上、1、000cP以上、2、000cP以上、3、000cP以上、4、000cP以上、5、000cP以上、7、000cP以上、9、000cP以上または9、500cP以上とすることができる。このような範囲で硬化性組成物の加工性と硬化後の硬度特性などを適切に維持することができる。前記粘度の上限は特に制限されないが、例えば、前記粘度は、300、000cP以下、200、000cP以下、100、000cP以下、90、000cP以下、80、000cP以下、70、000cP以下または65、000cP以下とすることができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、重量平均分子量(Mw:Weight Average Molecular Weight)が1、000〜1、000、000または1、000〜100、000とすることができる。本明細書において、用語の「重量平均分子量」は、GPC(Gel Permeation Chromatograph)で測定した標準ポリスチレンに対する換算値を意味する。本明細書において特に規定されない限り、用語分子量は重量平均分子量を意味する。このような範囲で硬化性組成物の成形性と硬化後の硬度および強度特性などを適切に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、環状シロキサン化合物の開環重合によって製造されることができる。例えば、ポリオルガノシロキサン(A)は、環状ポリオルガノシロキサンを含む混合物の開環重合反応物に含まれる成分とすることができる。前記重合反応物は、重合反応の結果によってポリオルガノシロキサン(A)と共に、低分子量の環状化合物を含むことができる。用語の「低分子量の環状化合物」は、分子量が800以下、750以下または700以下の環状化合物、例えば、環状ポリオルガノシロキサンとすることができる。重合反応物は低分子量の環状化合物を、例えば、10重量%以下、7重量%以下、5重量%以下または3重量%以下で含むことができる。環状化合物の割合の下限は、例えば、0重量%または1重量%とすることができる。前記のような割合の調節を介して長期信頼性および亀裂耐性が優れる硬化物を提供する。
前記低分子量の環状化合物は、例えば、下記化学式8に示す化合物を含むことができる。
Figure 2015524496
化学式8において、R12およびR13はそれぞれ独立的なアルキル基であり、R14およびR15はそれぞれ独立的なアリール基であり、qは0または正数であり、rは0または正数であり、gとrの合(g+r)は、2〜10、3〜10、3〜9、3〜8、3〜7または3〜6とすることができる。
開環重合によってポリオルガノシロキサン(A)を形成する混合物に含まれる環状ポリオルガノシロキサンは、例えば、下記化学式9に示す化合物とすることができる。
Figure 2015524496
化学式9において、RおよびRはそれぞれ独立的な一価炭化水素基であり、oは3〜6である。
開環重合によってポリオルガノシロキサン(A)を形成する混合物に含まれる環状ポリオルガノシロキサンは、他の例としては、下記化学式10の化合物および下記化学式11の化合物の混合物とするこことができる。
Figure 2015524496
Figure 2015524496
化学式10および111において、RおよびRはアルキル基であり、RおよびRはアリール基であり、pは3〜6の数であり、qは3〜6の数である。
化学式9〜11において、R〜Rの具体的な種類やo、pおよびqの具体的な数値、そして混合物内における各成分の割合は、例えば、目的とするポリオルガノシロキサン(A)の構造によって決定される。
ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造の場合、開環重合反応に適用される前記混合物は、例えば、下記化学式12の平均組成式を有する化合物または下記化学式13の平均組成式を有する化合物をさらに含むことができる。
[化学式12]
[RSiO3/2]
[化学式13]
[R SiO1/2][RSiO3/2]
化学式12および13において、R〜Rはそれぞれ独立的な一価炭化水素基であり、pは1〜3であり、qは1〜10である。化学式13の平均組成式のポリオルガノシロキサンが部分ケージ構造を有する場合には、pは1〜2であり、qは3〜10とすることができる。
化学式12および13において、R〜Rの具体的な種類やpおよびqの具体的な数値、そして混合物内における各成分の割合は目的とするポリオルガノシロキサン(A)の構造によって決定される。
環状ポリオルガノシロキサン、例えば、前記化学式9〜11のうち1つ以上であるポリオルガノシロキサンを前記化学式12または13のようなケージ構造および/または部分ケージ構造のポリオルガノシロキサンと反応させると、目的構造を有するポリオルガノシロキサンを十分な分子量で合成することができる。さらに、前記方式によれば、ポリオルガノシロキサンまたはそれを含む重合反応物内でケイ素原子に結合しているアルコキシ基やヒドロキシ基のような官能基を最小化し、優れる物性を有する目的物を製造することができる。
一例として、開環重合反応に適用される前記混合物は、下記化学式14に示す化合物をさらに含むことができる。
[化学式14]
(R Si)
化学式14において、RおよびRは一価炭化水素基である。
化学式14において、一価炭化水素基の具体的な種類や混合物内での配合の割合は目的とするポリオルガノシロキサン(A)によって決定される。
混合物内の各成分の反応は、適切な触媒の存在下で行うことができる。したがって、前記混合物は触媒をさらに含むことができる。
触媒では、例えば、塩基触媒が用いられる。適切な塩基触媒としては、KOH、NaOHまたはCsOHなどのような金属水酸化物;アルカリ金属化合物とシロキサンを含む金属シラノレート(metal silanolate)またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(tetramethylammonium hydroxide)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(tetraethylammonium hydroxide)またはテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(tetrapropylammonium hydroxide)などのような4級アンモニウム化合物などが例示されるが、これに制限されない。
混合物内で前記触媒の割合は目的とする反応性などを考慮して適切に選択されることができ、例えば、混合物内の反応物の合計重量100重量部に対して0.01〜30重量部または0.03〜5重量部の割合で含まれる。本明細書において特に規定されない限り、単位重量部は各成分間の重量比を意味する。
一例として、前記混合物の反応は、適切な溶媒の存在下で行うことができる。溶媒としては、前記混合物内の反応物、すなわちジシロキサンまたはポリシロキサンなどと触媒が適切に混合することができ、反応性に大きな影響を与えないものであれば、いかなる種類を用いてもよい。溶媒としては、n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、2、2、4−トリメチルペンタン、シクロヘキサンまたはメチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼンまたはメチルエチルベンゼンなどの方向族系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルn−プロピルケトン、メチルn−ブチルケトン、シクロへキサノン、メチルシクロへキサノンまたはアセチルアセトンなどのケトン系溶媒;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、エチルエーテル、n−プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ジグライム、ダイオキシン、ジメチルダイオキシン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチルレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルまたはプロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒;ジエチルカーボネート、メチルアセテート、エチルアセテート、エチルラクテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートまたはエチレングリコールジアセテートなどのエステル系溶媒;N−メチルピロリドン、フォルムアミド、N−メチルフォルムアミド、N−エチルフォルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミドまたはN、N−ジエチルアセトアミドなどのアミド系溶媒が例示されるが、これに制限されない。
混合物の反応、例えば、開環重合反応は、触媒を添加して行い、例えば、0〜150℃または30〜130℃の範囲内の反応温度で行うことができる。さらに、前記反応時間は、例えば1時間乃至から3日の範囲内で調節することができる。
硬化性組成物に含まれるポリオルガノシロキサン(B)は、例えば少なくとも1つのアルケニル基と1つのエポキシ基を含むポリオルガノシロキサンとすることができる。前記ポリオルガノシロキサン(B)は、架橋型ポリオルガノシロキサンとすることができる。本明細書において、用語の「架橋型ポリオルガノシロキサン」は、シロキサン単位としてT単位またはQ単位を必ず含み、全てのD、TおよびQ単位の合計に対するD単位の割合、例えば化学式2において、f/(f+g+h)が0.65未満のポリオルガノシロキサンを意味する。
化学式2において、Rのうち少なくとも1つまたは2つ以上はアルケニル基とすることができる。一例として、ポリオルガノシロキサン(B)に含まれる全てのケイ素原子のモル数(Si)に対する前記アルケニル基のモル数(Ak)の割合(Ak/Si)を0.05以上または0.15以上とすることができる。前記の割合(Ak/Si)は、さらに0.4以下、0.35以下または0.3以下とすることができる。モル数比(Ak/Si)を0.05以上、または0.15以上に調節し、反応性を適切に維持し、未反応成分が硬化物の表面に染み出すことを防止することができる。さらに、モル数比(Ak/Si)を0.4以下、0.35以下または0.3以下に調節し、硬化物の硬度特性、亀裂耐性および耐熱衝撃性などを好適に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(B)は、ケイ素原子に結合されているエポキシ基を1つ以上含み、よって化学式2において、Rのうち少なくとも1つはエポキシ基である。ポリオルガノシロキサン(B)がエポキシ基を含んで硬化物の強度および耐スクラッチ性を高めることができ、接着性付与剤などを使わなくても優れる接着性を発現させることができる。例えば、ポリオルガノシロキサン(B)に含まれる全てのケイ素原子のモル数(Si)と前記ポリオルガノシロキサン(B)に含まれる全てのケイ素原子とに結合されたエポキシ基のモル数(Ep)の割合(Ep/Si)は、0.15以下または0.1以下とすることができる。前記の割合(Ep/Si)は0を超えることができる。このような範囲で、例えば、前記硬化性組成物またはその硬化物の接着性を好適に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(B)は少なくとも1つのアリール基を含むことができる。アリール基を含む場合、化学式2において、Rのうち1つ以上はアリール基とすることができる。さらに、前記の場合に例えば、ポリオルガノシロキサン(B)の全てのケイ素原子のモル数(Si)に対する、前記アリール基のモル数(Ar)の割合(Ar/Si)が0.5〜1.5とすることができる。モル数比(Ar/Si)を前記のように調節し、ポリオルガノシロキサン(A)などとの屈折率の関係を目的範囲に調節しながら、硬化物の屈折率、ガス透過性、水分透過性、耐熱衝撃性、亀裂耐性および硬度特性と組成物の粘度などを適切に維持することができる。
化学式2の平均組成式において、e、f、gおよびhは、各シロキサン単位のモル比を示す。例えば、その合計(e+g+f+h)を1とした場合、eは0〜0.05〜0.5であり、fは0〜0.5または0〜0.3であり、gは0.6〜0.95であり、hは0〜0.3または0〜0.2とすることができる。前記において、(e+f)/(e+f+g+h)は、0.2〜0.7または0.2以上であり0.7未満とすることができる。さらに、前記において、f/(f+g+h)は、0.65未満、0.5以下または0.3以下とすることができる。また、前記において、g/(g+h)は0.7以上または0.8以上とすることができる。前記において、f/(f+g+h)の下限に特に制限がなく、例えば、f/(f+g+h)は0を超えることができる。さらに、前記において、g/(g+h)の上限に特に制限がなく、例えば、1.0とすることができる。
ポリオルガノシロキサン(B)は、25℃での粘度が5、000cP以上または1、000、000cPとすることができ、これにより、硬化前の加工性と硬化後の硬度特性などを適切に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(B)は、例えば、800〜100、000または800〜20、000の分子量を有することができる。分子量を800以上に調節して、硬化前の成形性や、硬化後の強度を効果的に維持することができ、分子量を100、000以下に調節して、粘度などを適切な水準に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(B)は、例えば、通常に公知されているポリオルガノシロキサンの製造方法、またはポリオルガノシロキサン(A)と類似に開環重合方式を適用して製造することができる。
ポリオルガノシロキサン(B)は、例えば、前記ポリオルガノシロキサン(A)100重量部に対して50重量部以上、70重量部以上、90重量部以上、110重量部以上、130重量部以上、150重量部以上、170重量部以上または190重量部以上の割合で硬化性組成物に含まれる。さらに、前記ポリオルガノシロキサン(B)は、前記ポリオルガノシロキサン(A)100重量部に対して1、000重量部以下、900重量部以下、800重量部以下、750重量部以下、700重量部以下、650重量部以下、600重量部以下、550重量部以下、500重量部以下、450重量部以下、400重量部以下、350重量部以下または300重量部以下の重量比で硬化性組成物に含まれるが、前記の割合は必要に応じて変更されることができる。これを介して加工性、作業性および接着性が優れ、硬化後にも優秀な光抽出効率、亀裂耐性、硬度、耐熱衝撃性および接着性を示し、苛酷条件下でも長期間安定的な耐久信頼性を示し、白濁や表面のべたつきを誘発しない硬化性組成物を提供することができる。
硬化性組成物は、またケイ素原子に結合している水素原子を含むケイ素化合物(ケイ素化合物(C))を含むことができる。ケイ素化合物(C)は、水素原子を1つ以上または2つ以上有することができる。
化合物(C)は、ポリオルガノシロキサンの脂肪族不飽和結合含有官能基と反応し、組成物を架橋させる架橋剤として作用することができる。例えば、ケイ素化合物(C)の水素原子およびポリオルガノシロキサン(A)またはポリオルガノシロキサン(B)のアルケニル基が付加反応し、架橋および硬化が進行される。
化合物(C)としては、分子中にケイ素原子に結合した水素原子(Si−H)を含むものであれば、多様な種類が用いられる。ケイ素化合物(C)は、例えば、線状、分枝状、環状または架橋状のポリオルガノシロキサンとすることができる。化合物(C)は、ケイ素原子が2〜1000個、好ましくは3〜300個である化合物とすることができる。
化合物(C)は、例えば、下記化学式15の化合物または下記化学式16の平均組成式を有する化合物とすることができる。
[化学式15]
SiO(R SiO)SiR
[化学式16]
(R SiO1/2)(R SiO2/2)(RSiO3/2)(SiO)
化学式15および16において、Rはそれぞれ独立的な水素または一価の炭化水素基であり、Rのうち少なくとも2つは水素原子であり、Rのうち少なくとも1つはアリール基であり、nは1〜100であり、Rはそれぞれ独立的な水素または一価の炭化水素基であり、Rのうち少なくとも2つは水素原子であり、Rのうち少なくとも1つはアリール基であり、aは正数であり、bは0または正数であり、cは正数であり、dは0または正数である。例えば、前記の合計(a+b+c+d)を1とした場合、aは0.1〜0.8であり、bは0〜0.5であり、cは0.1〜0.8であり、dは0〜0.2とすることができる。
化学式15の化合物は、ケイ素原子に結合された水素原子を少なくとも2つ有する線状シロキサン化合物である。化学式15において、nは1〜100、1〜50、1〜25、1〜10または1〜5とすることができる。
化学式16の平均組成式の化合物は、架橋構造のポリシロキサンとすることができる。
一例として、ケイ素化合物(C)に含まれる全てのケイ素原子(Si)に対するケイ素原子結合水素原子(H)のモル比(H/Si)は0.2〜0.8または0.3〜0.75とすることができる。前記モル比を0.2または0.3以上に調節して、組成物の硬化性を好適に維持し、さらに、0.8または0.75以下に調節して、亀裂耐性および耐熱衝撃性などを好適に維持することができる。
ケイ素化合物(C)は少なくとも1つのアリール基を含むことができ、これにより、化学式15において、Rのうち少なくとも1つ、または化学式16においてRのうち少なくとも1つはアリール基とすることができる。これにより、硬化物の屈折率および硬度特性などを効果的に制御することができる。アリール基は、化合物(C)に含まれる全てのケイ素原子(Si)に対する前記アリール基(Ar)のモル比(Ar/Si)が0.5〜1.5または0.5〜1.3になるような量に存在することができる。モル比(Ar/Si)を0.5以上に調節して、硬化物の屈折率および硬度特性を極大化することができ、さらに1.5または1.3以下に調節して、組成物の粘度および耐クラック特性を適切に維持することができる。
化合物(C)は、25℃での粘度が0.1〜100、000cP、0.1〜10、000cP、0.1〜1、000cPまたは0.1〜300cPとすることができる。前記粘度を有することで、組成物の加工性および硬化物の硬度特性などを好適に維持することができる。
化合物(C)は、例えば、2、000未満、1、000未満または800未満の分子量を有することができる。化合物(C)の分子量が1、000以上なら、硬化物の強度の低下する恐れがある。化合物(C)の分子量の下限に特に制限がなく、例えば、250とすることができる。化合物(C)の場合、分子量は重量平均分子量であるか、あるいは化合物の通常的な分子量を意味する。
化合物(C)を製造する方法に特に制限がなく、例えば、ポリオルガノシロキサンの製造に通常に公知された方式を適用するか、あるいはポリオルガノシロキサン(A)に基づく方式を適用して製造することができる。
化合物(C)の含量は、硬化性組成物に含まれる全ての脂肪族不飽和結合含有官能基、例えば、ポリオルガノシロキサン(A)および/または(B)に含まれるアルケニル基のようなローカル不飽和結合含有官能基(Ak)全体に対する化合物(C)に含まれるケイ素原子に結合した水素原子(H)のモル比(H/Ak)が0.5〜2.0または0.7〜1.5になる範囲で選択される。このようなモル比(H/Ak)に配合することで、硬化前に優れた加工性と作業性を示し、硬化後には優れた亀裂耐性、硬度特性、耐熱衝撃性および接着性を示し、苛酷条件下での白濁や、表面のべたつきなどを誘発しない組成物を提供することができる。
硬化性組成物は、ヒドロシリル化触媒をさらに含むことができる。ヒドロシリル化触媒は、水素ケイ素化反応を促進させるために用いられる。ヒドロシリル化触媒としては、この分野で公知された通常の成分をすべて用いることができる。このような触媒の例としては、白金、パラジウムまたはロジウム系触媒などがある。本出願では、触媒効率などを考慮し、白金系触媒が用いられ、このような触媒の例としては、塩化白金酸、四塩化白金、白金のオレフィン錯体、白金のアルケニルシロキサン錯体または白金のカルボニル錯体などがあるが、これに制限されない。
ヒドロシリル化触媒の含量は、いわゆる触媒量、すなわち触媒として作用する量として含まれる限り、特に制限されない。通常に、白金、パラジウムまたはロジウムの原子量を基準に0.1〜500ppmまたは0.2〜100ppmの量に用いられる。
硬化性組成物は、必要により、2−メチル−3−ブチン−2−オール、2−フェニル−3−1−ブチン−2オール、3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3、5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン、1、3、5、7−テトラメチル−1、3、5、7−テトラヘキセニルシクルロテトラシロキサンまたはエチニルシクルロヘキサンなどの反応抑制剤;シリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニアなどの無機充填剤;エポキシ基および/またはアルコキシシリル基を有する炭素官能性シラン、その部分加水分解縮合物またはシロキサン化合物;ポリエーテルなどと併用してもよい煙霧状シリカなどの搖変性付与剤;銀、銅またはアルミニウムなどの金属粉末や、各種カーボン素材などのような導電性付与剤;顔料または染料などの色調調整剤などの添加剤を一種以上さらに含むことができる。
硬化性組成物は、さらに粒子、例えば無機粒子を含むことができる。前記粒子は下記数式1を満たすことができる。
[数式1]
|P−Q|≦0.1
数式1において、Pは前記粒子を除去した前記硬化性組成物またはその硬化物の屈折率であり、Qは前記粒子の屈折率である。前記屈折率は、例えば、450nm波長の光に対する屈折率とすることができる。PとQとの差の絶対値は、他の例としては、0.08以下、0.07以下または0.05以下とすることができる。
粒子、硬化性組成物に配合される蛍光体の沈降を防止し、耐熱性、放熱性亀裂耐性などを向上させて、全ての信頼性を改善することができる。さらに、粒子は前記作用をしながら組成物または硬化物の透明度を維持させ、例えば、素子の輝度を向上させることができる。
粒子には、数式1を満たす限り、例えば、当業界で充填剤(filler)として使用する多様な種類の粒子をすべて用いることができる。一例として、前記粒子には、屈折率(Q)が1.40以上、1.45以上、1.48以上、1.50以上回る1.55以上の粒子が使用される。
粒子には、例えば、シリカ(SiO)、オルガノシリカ、アルミナ、アルミノシリカ、チタニア、ジルコニア、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、ケイ素、硫酸亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミノシリケートまたは酸化マグネシウムなどを使用することができ、前記は多孔性の形態であるか、あるいは中空粒子(hollow particle)の形態とすることができる。
粒子の平均粒径は、例えば、1nm〜50μmまたは2nm〜10μmとすることがある。平均粒径を1nm以上にし、粒子を組成物またはその硬化物内に均一に分散させることができ、さらに50μm以下とし、粒子の分散を効果的に行い、また粒子の沈降を防止することができる。
粒子ポリオルガノシロキサン(A)またはポリオルガノシロキサン(B)とケイ素化合物(C)の合計重量100重量部に対して、0.1〜30重量部または0.2〜10重量部で組成物に含まれる。粒子の含量が0.1重量部以上であり、優秀な蛍光体の沈降抑制または素子の信頼性向上効果が確保されることができ、30重量部以下であれば、工程性が好適に維持することができる。
硬化性組成物は蛍光体をさらに含むことができる。用いる蛍光体の種類に特に制限がなく、例えば、白色光実現のために、LEDパッケージに適用される通常的な種類の蛍光体が用いられる。
本出願は、さらに半導体素子、例えば光半導体素子に関する。例示的な半導体素子は、前記硬化性組成物の硬化物を含む封止材により封止されてもよい。封止材により封止される半導体素子としては、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、フォトカプラ、CCD、固体相画像ピックアップ素子、一体式IC、混成IC、LSI、VLSIおよびLED(Light Emitting Diode)などが例示される。一例として、前記半導体素子は、発光ダイオードとすることができる。
発光ダイオードとしては、例えば、基板上に半導体材料を積層して形成した発光ダイオードなどが例示される。前記半導体材料としては、GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlNまたはSiCなどが例示されるが、これに制限されない。さらに、前記基板としては、サファイア、スピネル、SiC、Si、ZnOまたはGaN単結晶などが例示される。
さらに、発光ダイオードの製造時には、必要に応じて、基板と半導体材料との間にバッファ層を形成することができる。バッファ層としては、GaNまたはAlNなどが用いられる。基板上での半導体材料の積層方法に特に制限がなく、例えば、MOCVD法、HDVPE法または液状成長法などが用いられる。また、発光ダイオードの構造は、例えば、MIS接合、PN接合、PIN接合を有するモノ接合、ヘテロ接合、二重ヘテロ接合などとすることができる。さらに、単一または多重量子井戸構造に前記発光ダイオードを形成することができる。
一例として、前記発光ダイオードの発光波長は、例えば、250〜550nm、300〜500nmまたは330〜470nmとすることができる。前記発光波長は、主発光ピーク波長を意味する。発光ダイオードの発光波長を前記範囲に設定することで、より長い寿命に、エネルギー効率が高く、色再現性が高い白色発光ダイオードが得られる。
発光ダイオードは前記組成物を用いて封止することができる。発光ダイオードの封止は前記組成物だけで行うことができ、場合によっては他の封止材が前記組成物と併用してもよい。2種の封止材を併用する場合、前記組成物を用いた封止後に、その周辺を他の封止材で封止することができ、また他の封止材で先封止した後、その周辺を前記組成物で封止することもできる。他の封止材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、イミド樹脂またはガラスなどがあげられる。
硬化性組成物により発光ダイオードを封止する方法としては、例えば、モールド型枠に前記組成物を事前に注入し、そこに発光ダイオードが固定されたリードフレームなどを浸漬させて組成物を硬化させる方法、発光ダイオードを挿入した枠体中に組成物を注入して硬化させる方法などが用いられる。組成物を注入方法としては、ディスペンサによる注入、トランスファー成形または射出成形などが例示される。また、その以外の封止方法としては、組成物を発光ダイオード上に滴下し、孔版印刷、スクリーン印刷またはマスクを媒介に塗布して硬化させる方法、底部に発光ダイオードを配置したカップなどに組成物をディスペンサなどにより注入して硬化させる方法などが用いられる。
硬化性組成物は、必要に応じて、発光ダイオードをリード端子やパッケージに固定するダイボンド材や、発光ダイオード上の浮動化(passivation)膜、またはパッケージ基板などとしても用いられる。
前記組成物の硬化が必要である場合、硬化方法に特に制限がなく、例えば、60〜200℃の温度で10分〜5時間の間前記組成物を維持して行うか、または適正温度および時間での2段階以上の過程を経て段階的な硬化工程を行うことができる。
封止材の形状に特に限定がなく、例えば、砲弾型のレンズ形状、板状または薄膜状などで構成することができる。
また、周知の方法により発光ダイオードの更なる性能向上をはかることができる。性能向上の方法としては、例えば、発光ダイオード背面に光の反射層または集光層を用いる方法、補色着色部を底部に形成する方法、主発光ピークよりも短波長の光を吸収する層を発光ダイオード上に設置する方法、発光ダイオードを封止した後にさらに軽質材料にモールディングする方法、発光ダイオードを貫通孔に挿入して固定する方法、発光ダイオードをフリップチップ接続などによりリード部材などと接続して基板方向から光を取り出す方法などがある。
硬化性組成物の硬化物に封止される光半導体、例えば、発光ダイオードは、例えば、液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)のバックライト、照明、各種センサ、プリンタ、コピー機などの光源、車用計器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾または各種ライトなどに効果的に適用される。
本出願は、加工性、作業性および接着性が優れ、硬化されると優秀な光抽出効率、亀裂耐性、硬度、耐熱衝撃性および接着性を示し、苛酷条件下でも長期間安定的な耐久信頼性を示し、白濁や表面のべたつきを誘発しない硬化性組成物を提供する。本出願の硬化性組成物は、例えばLEDなどのような光半導体の封止材または接着素材として用いられる。
以下、実施例および比較例を介して前記ポリオルガノシロキサン、硬化性組成物などをより詳しく説明するが、前記ポリオルガノシロキサンなどの範囲が下記実施例により制限されるものではない。本実施例の項目において、Viはビニル基を示し、Phはフェニル基を示し、Meはメチル基を示し、Epは、3−グリシドキシプロピル基を示す。
1.光透過度測定
硬化性組成物を1mmの間隔に離隔されている2枚のガラス板との間に注入し、150℃で1時間の間維持することで硬化させて厚さが1mmの板状の試験片を製造し、常温でUV−VISスペクトロメータ(spectrometer)を用いて450nm波長に対する前記試験片の厚さ方向の光透過率を測定し、下記基準に従って評価を行う。
<光透過度評価基準>
○:光透過度が98%以上である場合
×:光透過度が98%未満である場合
2.素子特性評価
ポリフタルアミド(PPA)で製造された6020LEDパッケージを用いて素子特性の評価を行う。ポリフタルアミドカップ内に硬化性組成物をディスフェンシングし、70℃で30分間維持した後、さらに150℃で1時間の間維持して硬化させて表面実装型LEDを製造する。
その後、下記提示された方法で熱衝撃テストと長期信頼性テストを行う。
(1)熱衝撃テスト
LEDを−40℃で30分間維持し、さらに100℃で30分間維持することを1サイクルとし、前記を10回、すなわち10サイクル繰り返した後に室温に維持し、剥離状態を調査して耐熱衝撃性を評価する。評価時には同一硬化性組成物で製造されたLED10個に対してそれぞれ前記のような試験を行い、剥離したLEDの数を下記の表1に記載した。
(2)長期信頼性テスト
LEDを85℃および85%の相対湿度の条件下で維持した状態で30mAの電流を流しながら200時間の間動作させる。続いて、動作前の初期輝度に対する前記動作後の後期輝度の減少率を測定し、下記基準で評価する。
<評価基準>
○:初期輝度に対する輝度減少率が10%以下
×:初期輝度に対する輝度減少率が10%超過
公知の方式で製造された下記化学式Aのポリオルガノシロキサン50g、下記化学式Bのポリオルガノシロキサン100gおよび下記化学式Cのポリオルガノシロキサン30gを混合し、Pt(0)の含量が5ppmになるように、触媒(Platinum(0)−1、3−divinyl−1、1、3、3−tetramethyldisiloxane)を配合し、均一に混合して硬化性組成物を製造した。
[化学式A]
(ViMeSiO1/2)(MePhSiO2/2)40
[化学式B]
(ViMeSiO1/2)(EpMeSiO2/2)0.4(PhSiO3/2)
[化学式C]
(HMeSiO1/2)(HMeSiO2/2)0.5(PhSiO2/2)1.5
公知の方式で製造された下記化学式Dのポリオルガノシロキサン50g、下記化学式Eのポリオルガノシロキサン100g、下記化学式Fのポリオルガノシロキサン25gおよび下記化学式Gのポリオルガノシロキサン10gを混合し、Pt(0)の含量が5ppmになるように、触媒(Platinum(0)−1、3−divinyl−1、1、3、3−tetramethyldisiloxane)を配合し、均一に混合して硬化性組成物を製造した。
[化学式D]
[ViMeSiO1/2][MeSiO2/2]23[PhSiO2/2]20
[化学式E]
[ViMeSiO1/2][MePhSiO2/2][EPMeSiO2/2]0.4[PhSiO3/2]
[化学式F]
(HMeSiO1/2)(PhSiO2/2)1.5
[化学式G]
[HMeSiO1/2][PhSiO3/2]
<比較例1>
化学式Aのポリオルガノシロキサンの使用を除いて実施例1と同様に硬化性組成物を製造した。
<比較例2>
化学式Dのポリオルガノシロキサンの使用を除いて実施例2と同様に硬化性組成物を製造した。
<比較例3>
化学式Bのポリオルガノシロキサンは使用せず、下記化学式Hのポリオルガノシロキサンの使用を除いて実施例1と同様に硬化性組成物を製造した。
[化学式H]
(ViMeSiO1/2)(PhSiO3/2)
<比較例4>
化学式Bのポリオルガノシロキサンは使用せず、下記化学式Iのポリオルガノシロキサンの使用を除いて実施例1と同様に硬化性組成物を製造した。
[化学式I]
(ViMeSiO1/2)(EpMeSiO2/2)(PhSiO3/2)
Figure 2015524496

Claims (20)

  1. (A)下記化学式1の平均組成式を有するポリオルガノシロキサンと、
    (B)下記化学式2の平均組成式を有し、ケイ素原子のモル数(Si)およびエポキシ基のモル数(Ep)の割合(Ep/Si)が0.15以下のポリオルガノシロキサンと、
    (C)ケイ素原子結合水素原子を有する化合物と、
    を含むことを特徴とする硬化性組成物:
    [化学式1]
    (R SiO1/2)(R SiO2/2)(RSiO3/2)(SiO4/2)
    [化学式2]
    (R SiO1/2)(R SiO2/2)(RSiO3/2)(SiO4/2)
    (前記化学式1〜3において、Rは一価炭化水素基であり、Rはエポキシ基または一価炭化水素基であり、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基であり、Rのうち少なくとも1つはアルケニル基であり、Rのうち少なくとも1つはエポキシ基であり、aは0または正数であり、bは正数であり、cは0または正数であり、dは0または正数であり、b/(b+c+d)は0.65以上であり、eは正数であり、fは0または正数であり、gは正数であり、hは0または正数であり、f/(f+g+h)は0.65未満である)。
  2. ポリオルガノシロキサン(A)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびアルケニル基のモル数(Ak)の割合(Ak/Si)が0.01〜0.2であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. ポリオルガノシロキサン(A)がケイ素原子に結合されているアリール基を1つ以上含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  4. ポリオルガノシロキサン(A)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびアリール基のモル数(Ar)の割合(Ar/Si)が0.5〜1.5であることを特徴とする請求項3に記載の硬化性組成物。
  5. ポリオルガノシロキサン(B)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびアルケニル基のモル数(Ak)の割合(Ak/Si)が0.05〜0.4であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  6. ポリオルガノシロキサン(B)がケイ素原子に結合されているアリール基を1つ以上含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  7. ポリオルガノシロキサン(B)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびアリール基のモル数(Ar)の割合(Ar/Si)が0.5〜1.5であることを特徴とする請求項6に記載の硬化性組成物。
  8. ポリオルガノシロキサン(B)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびエポキシ基のモル数(Ep)の割合(Ep/Si)が0.1以下であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  9. 化学式2において、(e+f)/(e+f+g+h)が0.2〜0.7であり、f/(f+g+h)が0.3以下であり、g/(g+h)が0.8以上であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  10. ポリオルガノシロキサン(B)は、25℃での粘度が5、000cP以上であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  11. ポリオルガノシロキサン(B)は、重量平均分子量が800〜100、000であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  12. ポリオルガノシロキサン(B)は、ポリオルガノシロキサン(A)100重量部に対して50重量部以上の割合に含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  13. ケイ素化合物(C)は、下記化学式15の化合物または下記化学式16の平均組成式を有する化合物であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物:
    [化学式15]
    SiO(R SiO)SiR
    [化学式16]
    (R SiO1/2)(R SiO2/2)(RSiO3/2)(SiO)
    (前記化学式15および16において、Rはそれぞれ独立的な水素または一価の炭化水素基であり、Rのうち少なくとも2つは水素原子であり、Rのうち少なくとも1つはアリール基であり、nは1〜100であり、Rはそれぞれ独立的な水素または一価の炭化水素基であり、Rのうち少なくとも2つは水素原子であり、Rのうち少なくとも1つはアリール基であり、aは正数であり、bは0または正数であり、cは正数であり、dは正数である)。
  14. ケイ素化合物(C)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびケイ素原子結合水素原子のモル数(H)の割合(H/Si)は、0.2〜0.8であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  15. ケイ素化合物(C)は、ケイ素原子に結合されているアリール基を1つ以上含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  16. ケイ素化合物(C)の全てのケイ素原子のモル数(Si)およびアリール基のモル数(Ar)の割合(Ar/Si)は、0.5〜1.5であることを特徴とする請求項15に記載の硬化性組成物。
  17. ポリオルガノシロキサン(A)およびポリオルガノシロキサン(B)の全てのアルケニル基のモル数(Ak)とケイ素化合物(C)の全てのケイ素原子結合水素原子のモル数(H)との割合(H/Ak)は、0.5〜2.0であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  18. 硬化された請求項1に記載の硬化性組成物に封止されることを特徴とする光半導体。
  19. 請求項18に記載の光半導体をバックライトユニットに含むことを特徴とする液晶ディスプレイ。
  20. 請求項18に記載の光半導体を含むことを特徴とする照明器具。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9837329B2 (en) * 2014-01-28 2017-12-05 Lg Chem, Ltd. Cured product
JP6272747B2 (ja) * 2014-12-08 2018-01-31 信越化学工業株式会社 加熱硬化型シリコーン組成物、該組成物からなるダイボンド材及び該ダイボンド材の硬化物を用いた光半導体装置
EP3642263A4 (en) * 2017-06-19 2021-03-31 Dow Silicones Corporation COMPOSITION OF LIQUID SILICONE INTENDED FOR TRANSFER OR INJECTION MOLDING OF OPTICAL PARTS, OPTICAL PARTS CONSISTING OF THE LATTER, AND CORRESPONDING PROCESS

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006063092A (ja) * 2004-07-29 2006-03-09 Dow Corning Toray Co Ltd 硬化性オルガノポリシロキサン組成物、その硬化方法、光半導体装置および接着促進剤
JP2006213816A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Ge Toshiba Silicones Co Ltd 剥離性硬化皮膜形成用シリコーン組成物
JP2007327019A (ja) * 2006-05-11 2007-12-20 Dow Corning Toray Co Ltd 接着促進剤、硬化性オルガノポリシロキサン組成物、および半導体装置
US20090236759A1 (en) * 2008-03-24 2009-09-24 Tsutomu Kashiwagi Curable silicone rubber composition and semiconductor device
JP2010001335A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Dow Corning Toray Co Ltd 硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び半導体装置
WO2011090364A2 (ko) * 2010-01-25 2011-07-28 (주)Lg화학 경화성 조성물

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01287169A (ja) * 1988-04-01 1989-11-17 Toshiba Silicone Co Ltd 導電性シリコーンゴム組成物
JPH08113696A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd 粉体塗料用樹脂組成物
JP3241338B2 (ja) 1998-01-26 2001-12-25 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置
JP2001196151A (ja) 2000-01-12 2001-07-19 Takazono Sangyo Kk 発熱体装置及び発熱体温度制御方法
JP2002226551A (ja) 2001-01-31 2002-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 発光ダイオード
JP4948716B2 (ja) * 2001-06-29 2012-06-06 東レ・ダウコーニング株式会社 硬化性エポキシ樹脂組成物
JP4050070B2 (ja) * 2002-02-28 2008-02-20 東レ・ダウコーニング株式会社 シリコーンレジン組成物、硬化性樹脂組成物、および硬化物
JP4908736B2 (ja) * 2003-10-01 2012-04-04 東レ・ダウコーニング株式会社 硬化性オルガノポリシロキサン組成物および半導体装置
ATE409201T1 (de) * 2003-12-26 2008-10-15 Dow Corning Toray Co Ltd Härtbare silikonzusammensetzung und ihre verwendung als klebstoff
JP5392805B2 (ja) * 2005-06-28 2014-01-22 東レ・ダウコーニング株式会社 硬化性オルガノポリシロキサン樹脂組成物および光学部材
JP5248012B2 (ja) * 2006-12-25 2013-07-31 東レ・ダウコーニング株式会社 硬化性シリコーン組成物
CN101679613A (zh) * 2007-06-15 2010-03-24 积水化学工业株式会社 光半导体元件用密封剂及光半导体元件
WO2011090365A2 (ko) * 2010-01-25 2011-07-28 (주)Lg화학 광전지용 시트
CN103951828B (zh) * 2010-01-25 2018-04-27 Lg化学株式会社 有机硅树脂
JP5761647B2 (ja) * 2010-01-25 2015-08-12 エルジー・ケム・リミテッド 光電池モジュール
CN103834175B (zh) * 2010-01-25 2017-04-12 Lg化学株式会社 可固化组合物
JP5170471B2 (ja) * 2010-09-02 2013-03-27 信越化学工業株式会社 低ガス透過性シリコーン樹脂組成物及び光半導体装置
CN103370352B (zh) * 2010-12-27 2016-01-20 道康宁东丽株式会社 可固化环氧树脂组合物
KR20120078606A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 제일모직주식회사 봉지재 및 상기 봉지재를 포함하는 전자 소자
CN104066794B (zh) * 2011-11-25 2016-08-24 Lg化学株式会社 可固化组合物

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006063092A (ja) * 2004-07-29 2006-03-09 Dow Corning Toray Co Ltd 硬化性オルガノポリシロキサン組成物、その硬化方法、光半導体装置および接着促進剤
JP2006213816A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Ge Toshiba Silicones Co Ltd 剥離性硬化皮膜形成用シリコーン組成物
JP2007327019A (ja) * 2006-05-11 2007-12-20 Dow Corning Toray Co Ltd 接着促進剤、硬化性オルガノポリシロキサン組成物、および半導体装置
US20090236759A1 (en) * 2008-03-24 2009-09-24 Tsutomu Kashiwagi Curable silicone rubber composition and semiconductor device
JP2009256603A (ja) * 2008-03-24 2009-11-05 Shin Etsu Chem Co Ltd 硬化性シリコーンゴム組成物及び半導体装置
JP2010001335A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Dow Corning Toray Co Ltd 硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び半導体装置
WO2011090364A2 (ko) * 2010-01-25 2011-07-28 (주)Lg화학 경화성 조성물

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