JP2017088644A - 接着促進剤、付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物の硬化物の接着性を促進させる接着促進剤であって、
1分子中に、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を少なくとも1個有し、かつ、ケイ素原子に結合するシアノ基含有有機基を少なくとも1個有するものであることを特徴とする接着促進剤。
【選択図】なし
Description
1分子中に、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を少なくとも1個有し、かつ、ケイ素原子に結合するシアノ基含有有機基を少なくとも1個有するものであることを特徴とする接着促進剤を提供する。
R1 aSiO(4−a)/2 (1)
(式中、R1は水素原子、又は炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数2〜20のアルケニル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数3〜10のエポキシ基含有有機基、及びシアノ基以外の炭素原子数が1〜10であるシアノ基含有有機基からなる群より選択される基であり、1分子中に少なくとも1個のアルコキシ基及び少なくとも1個のシアノ基含有有機基を有する。aは1.0≦a<4.0を満たす数である。)
で表されるものであることが好ましい。
R2SiXbR3 3−b (2)
(式中、R2はシアノ基含有有機基であって、該シアノ基以外の炭素原子数が1〜10のシアノ基含有有機基を表し、Xは炭素原子数1〜10のアルコキシ基を表し、R3は炭素原子数1〜8の炭化水素基を表し、bは1〜3の整数を表す。)
で表されるものであることが好ましい。
(B)ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)上記本発明の接着促進剤、
(D)ヒドロシリル化反応用触媒
を含有するものであることを特徴とする付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物を提供する。
はじめに、本発明の接着促進剤について詳細に説明する。本発明の接着促進剤は、付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物の硬化物の接着性を促進させる接着促進剤であって、1分子中に、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を少なくとも1個有し、かつ、ケイ素原子に結合するシアノ基含有有機基を少なくとも1個有するものである。このような接着促進剤であれば、付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物に添加することで、該組成物の硬化物を耐熱性、耐光性、作業性、接着性、ガスバリア性及び硬化特性に優れたものとすることができる。
R1 aSiO(4−a)/2 (1)
(式中、R1は水素原子、又は炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数2〜20のアルケニル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数3〜10のエポキシ基含有有機基、及びシアノ基以外の炭素原子数が1〜10であるシアノ基含有有機基からなる群より選択される基であり、1分子中に少なくとも1個のアルコキシ基及び少なくとも1個のシアノ基含有有機基を有する。aは1.0≦a<4.0を満たす数である。)
で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられる。
R2SiXbR3 3−b (2)
(式中、R2はシアノ基含有有機基であって、該シアノ基以外の炭素原子数が1〜10のシアノ基含有有機基を表し、Xは炭素原子数1〜10のアルコキシ基を表し、R3は炭素原子数1〜8の炭化水素基を表し、bは1〜3の整数を表す。)
で表されるシラン化合物が挙げられる。
次に、本発明の付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物について説明する。本発明は上記接着促進剤を含む組成物として、下記(A)〜(D)成分
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を分子中に2個以上有するオルガノポリシロキサン、
(B)ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)上記本発明の接着促進剤、
(D)ヒドロシリル化反応用触媒
を含有するものであることを特徴とする付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物を提供する。
(A)成分は本発明の組成物の主剤であり、ケイ素原子に結合したアルケニル基を分子中に2個以上有するオルガノポリシロキサンである。(A)成分の具体例としては、下記平均式(3):
R4 cSiO(4−c)/2 (3)
で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられる。式中、R4としては、有機基、例えば、炭素原子数1〜10の置換又は非置換の一価炭化水素基が挙げられ、具体的には、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、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘプテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基;3−クロロプロピル基、2−ブロモエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等が挙げられる。但し、一分子中、少なくとも2個のR4はアルケニル基であり、好ましくは、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基である。なお、ここでいう(A)成分は(C)成分とは異なるものである。
(A1)成分の直鎖状オルガノポリシロキサンは、1分子中に2個以上のアルケニル基、1個以上のアリール基を有し、分子中に分岐構造を含んでいてもよく、下記平均組成式(4)
(Ra1 3SiO1/2)p(Ra1 2SiO2/2)q(Ra1SiO3/2)r (4)
で表される。式中、Ra1は、独立に水酸基、アルコキシ基、トリオルガノシリル基及び炭素原子数1〜10の一価炭化水素基から選択される基であり、具体的には、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の飽和脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の飽和環式炭化水素基、ビニル基、アリル基、5−ヘキセニル基、9−デセニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基、トリル基等、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基等の芳香族炭化水素基、これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子で置換したもの、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化一価炭化水素基等の一価炭化水素基等、トリメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基等のトリオルガノシリル基、メトキシ基、エトキシ基、プロペノキシ基等のアルコキシ基、メトキシメチル基、メトキシエチル基等のアルコキシアルキル基等が挙げられる。これらの中では、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素原子数1〜5の飽和炭化水素基、ビニル基、フェニル基が好ましい。
[測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolomn SuperH−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質量%のTHF溶液)
(A2)成分は、SiO4/2単位及びRa2SiO3/2単位のいずれか1つ以上を必須の構成単位として含み、1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合アルケニル基と少なくとも1個のケイ素原子結合アリール基を有し、下記平均組成式(5)
(Ra2 3SiO1/2)w(Ra2 2SiO2/2)x(Ra2SiO3/2)y(SiO4/2)z (5)
で表される。式中、Ra2は、独立に水酸基、トリオルガノシリル基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基及び炭素原子数1〜10の一価炭化水素基から選択される基である。具体的には、水酸基、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の飽和脂肪族炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の飽和環式炭化水素基、ビニル基、アリル基、5−ヘキセニル基、9−デセニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基、トリル基等、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基等の芳香族炭化水素基、これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子で置換したもの、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化一価炭化水素基等の一価炭化水素基等、トリメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基等のトリオルガノシリル基、メトキシ基、エトキシ基、プロペノキシ基等のアルコキシ基、メトキシメチル基、メトキシエチル基等のアルコキシアルキル基等が挙げられる。これらの中では、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素原子数1〜5の飽和炭化水素基、ビニル基、フェニル基が好ましい。
(B)成分は、ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。(B)成分の具体例としては、1分子中に2個以上のケイ素原子に結合する水素原子、1個以上のケイ素原子結合アリール基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。該オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式(6)
R6 hHiSiO(4−h−i)/2 (6)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。式中、R6は同一又は異種の、非置換若しくは置換の炭素原子数が1〜10の一価炭化水素基、水酸基、アルコキシ基及びトリオルガノシリル基のいずれかであり、h及びiは、好ましくは0.7≦h≦2.1、0.001≦i≦1.0、かつ0.8≦h+i≦3.0、より好ましくは1.0≦h≦2.0、0.01≦i≦1.0、かつ1.5≦h+i≦2.5を満足する正数である。
(C)接着促進剤は、本発明の付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物の硬化物の基材等に対する接着性を促進させるために添加するものである。当該接着促進剤は、上記でも詳述したように、1分子中に、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を少なくとも1個有し、かつ、ケイ素原子に結合するシアノ基含有有機基を少なくとも1個有するものであり、具体例としては上述したように、下記平均式(1)
R1 aSiO(4−a)/2 (1)
(式中、R1、aは上記の通りである。)
で表されるオルガノポリシロキサン、下記式(2)
R2SiXbR3 3−b (2)
(式中、R2、R3、X、bは上記の通りである。)
で表されるシラン化合物が挙げられる。
(D)成分のヒドロシリル化反応用触媒は、本発明の組成物の付加硬化反応を生じさせるため配合されるものであり、白金系、パラジウム系、ロジウム系のものがある。当該触媒としてはヒドロシリル化反応を促進するものとして従来公知であるいずれのものも使用することができる。コスト等を考慮して、白金、白金黒、塩化白金酸等の白金系のもの、例えば、H2PtCl6・jH2O,K2PtCl6,KHPtCl6・jH2O,K2PtCl4,K2PtCl4・jH2O,PtO2・jH2O,PtCl4・jH2O,PtCl2,H2PtCl4・jH2O(ここで、jは、正の整数)等や、これらと、オレフィン等の炭化水素、アルコール又はビニル基含有オルガノポリシロキサンとの錯体等を例示することができる。これらの触媒は1種単独でも、2種以上の組み合わせでも使用することができる。
本発明の付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物は、耐熱性に優れることからLED素子を被覆する樹脂層の形成等に好適な材料であり、蛍光体を配合することでLED材料となる。
本発明の付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物は、本発明の接着促進剤(例えば、アルコキシ基及びシアノ基含有有機基を有するシラン化合物又はオルガノポリシロキサン)を添加することで、硬化物を耐熱性、耐光性、作業性、接着性、ガスバリア性及び硬化特性に優れたものとすることができるため、光学分野、特にLED用途に最適な材料である。
[GPC測定条件]
・展開溶媒:テトラヒドロフラン
・流速:0.6mL/min
・カラム:TSK Guardcolumn SuperH−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 (試料濃度:0.5wt%−テトラヒドロフラン溶液)
・検出器:示差屈折率計(RI)
(A1)成分として、下記式
で表されるオルガノポリシロキサン(粘度:4,000mPa・s)を5部、(A2)成分として、SiO4/2単位36mol%、Ph2SiO2/2単位36mol%、ViMe2SiO1/2単位28mol%から成るレジン構造のビニルフェニルメチルポリシロキサン(PVMQ)を30部(Mw=2,000であり、水酸基量が6質量%であり、アルコキシ基(MeO)量が0.2質量%である。)、(B)成分として、(A1)及び(A2)成分中のケイ素原子結合ビニル基の合計個数に対する(B)成分中のケイ素原子結合水素原子の合計個数の比(以下、SiH/SiVi比と表す場合がある。)が1.0となる量の、下記式:
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、(C)成分として2−シアノエチルトリエトキシシラン1部、並びに(D)成分として塩化白金酸のオクチルアルコール変性溶液(白金元素含有率:2質量%)0.05部を加え、よく撹拌して、オルガノポリシロキサン樹脂組成物を調製した(組成物中のケイ素原子に結合した水素原子及び置換基の合計個数の48モル%がフェニル基である。)。この組成物を150℃にて4時間加熱成形して硬化物(120mm×110mm×1mm)を形成し、下記物性の測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1で用いた(A2)成分の代わりに、PhSiO3/2単位70mol%、ViMeSiO2/2単位2mol%、ViMe2SiO1/2単位28mol%から成るレジン構造のビニルフェニルメチルポリシロキサンを30部(Mw=1,800であり、水酸基量が5質量%であり、アルコキシ(メトキシ)基量が0.01質量%である。)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして硬化物を形成し、物性の測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1で用いた(C)成分の代わりに、N≡C(CH2)2−SiO3/2単位40mol%、MePhSiO2/2単位40mol%、ViMe2SiO1/2単位20mol%から成るレジン構造のビニルフェニルメチルポリシロキサンを30部(Mw=2,100であり、水酸基量が6質量%であり、アルコキシ(メトキシ)基量が0.03質量%である。)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして硬化物を形成し、物性の測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1で用いた(C)成分の代わりに、N≡C(CH2)2−SiO3/2単位40mol%、MePhSiO2/2単位40mol%、RR’SiO2/2単位20mol%から成るレジン構造のフェニルメチルポリシロキサンを30部(Mw=3,000、R=3−グリシドキシプロピル基、R’=Meであり、水酸基量が3質量%であり、アルコキシ(メトキシ)基量が0.05質量%である。)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして硬化物を形成し、物性の測定を行った。結果を表1に示す。
実施例1で用いた(C)成分を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして硬化物を形成し、物性の測定を行った。結果を表2に示す。
実施例1で用いた(C)成分に代えて3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランを用いたこと以外は実施例1と同様にして硬化物を形成し、物性の測定を行った。結果を表2に示す。
実施例1で用いた(C)成分の代わりに、PhSiO3/2単位40mol%、MePhSiO2/2単位40mol%、RR’SiO2/2単位20mol%から成るレジン構造のフェニルメチルポリシロキサンを30部(Mw=3,000、R=3−グリシドキシプロピル基、R’=Meであり、水酸基量が3質量%であり、アルコキシ(メトキシ)基量が0.05質量%である。)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして硬化物を形成し、物性の測定を行った。結果を表2に示す。
25℃における硬化物の屈折率を、JIS K0061:2001に準拠して、アッベ型屈折率計により測定した。
硬化物の引張強さ及び切断時伸びを、JIS K6249:2003に準拠して測定した。
得られた付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物を150℃で1時間硬化したときの硬さ及び4時間硬化したときの硬さを、JIS K6249:2003に準拠して、デュロメータD硬度計を用いて測定した。
硬化物の表面の埃の付着の有無を目視にて確認した。
日立分光光度計U−4100を用いて、硬化物(厚さ1mm)の光透過率(450nm)を23℃で測定し(初期透過率)、これを100%とした。次いで、硬化物を150℃で1,000時間熱処理した後、同様に光透過率を測定して、初期透過率に対する熱処理後の透過率の変化を求めた。
1mm厚さの硬化物の水蒸気透過率を、JIS K7129に準拠して、水蒸気透過度計(Lyssy、L80−5000)を用いて測定した。
付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物0.25gを、180mm2の銀板に底面積が45mm2となるように成形し、150℃で4時間硬化させた後、ミクロスパチュラを用いて硬化物を破壊し、銀板から剥ぎ取る際に、凝集破壊の部分と剥離部分との割合を観察し、その接着性を判定した。
判定基準
○:よく接着する(凝集破壊の割合60%以上)
×:接着しない(凝集破壊の部分60%未満)
アルミニウム皿(直径6cm、深さ0.6mm)に付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物を封入し、150℃で4時間硬化させて得たサンプルを、−50℃〜150℃の冷熱サイクル(−50℃で30分間放置後150℃の恒温槽に30分間放置する操作を1サイクルとして繰り返す。)に投入しクラック発生の有無を確認した。
銀メッキ板(1cm2、深さ0.6mm)に付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物を封入し、150℃で4時間硬化させて得たサンプルを、硫黄粉末3gと共に密封容器に入れ80℃の恒温槽に12時間放置し銀メッキ板の反射率を測定した。初期の反射率はいずれも90%であった。
[測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.6mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH−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質量%のTHF溶液)
Claims (7)
- 付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物の硬化物の接着性を促進させる接着促進剤であって、
1分子中に、ケイ素原子に結合するアルコキシ基を少なくとも1個有し、かつ、ケイ素原子に結合するシアノ基含有有機基を少なくとも1個有するものであることを特徴とする接着促進剤。 - 前記接着促進剤が、下記平均式(1)
R1 aSiO(4−a)/2 (1)
(式中、R1は水素原子、又は炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数2〜20のアルケニル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数1〜10のアルコキシ基、炭素原子数3〜10のエポキシ基含有有機基、及びシアノ基以外の炭素原子数が1〜10であるシアノ基含有有機基からなる群より選択される基であり、1分子中に少なくとも1個のアルコキシ基及び少なくとも1個のシアノ基含有有機基を有する。aは1.0≦a<4.0を満たす数である。)
で表されるものであることを特徴とする請求項1に記載の接着促進剤。 - 前記接着促進剤が、下記式(2)
R2SiXbR3 3−b (2)
(式中、R2はシアノ基含有有機基であって、該シアノ基以外の炭素原子数が1〜10のシアノ基含有有機基を表し、Xは炭素原子数1〜10のアルコキシ基を表し、R3は炭素原子数1〜8の炭化水素基を表し、bは1〜3の整数を表す。)
で表されるものであることを特徴とする請求項1に記載の接着促進剤。 - 前記式(2)で表される接着促進剤が、2−シアノエチルトリアルコキシシランであることを特徴とする請求項3に記載の接着促進剤。
- 前記接着促進剤が、アルケニル基を2つ以上有するものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の接着促進剤。
- (A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を分子中に2個以上有するオルガノポリシロキサン、
(B)ケイ素原子に結合した水素原子を分子中に2個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の接着促進剤、
(D)ヒドロシリル化反応用触媒
を含有するものであることを特徴とする付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物。 - 請求項6に記載の付加硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物で封止されたものであることを特徴とする半導体装置。
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