JP2021021058A - 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 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
(A)一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、
(B)組成物の総質量に対して0.1〜5質量%の、一分子中にケイ素原子結合水素原子を少なくとも2個有するレジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)平均単位式(C−1):
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c
(式中、R1は同じかまたは異なる、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはエポキシ基含有有機基であり、ただし、少なくとも1つのR1はアルケニル基であり、且つ、少なくとも1つのR1はエポキシ基含有有機基であり、a、b、およびcは、それぞれ、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、且つa+b+c=1を満たす数である。)
で表される添加剤
(D)ヒドロシリル化反応用触媒、および
(E)シリカ
を含む無溶剤系のホットメルト性硬化性シリコーン組成物により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R3は水素原子または同じかもしくは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、ただし、少なくとも2つのR3は水素原子であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)で表される。
本発明は、無溶剤系ホットメルト性硬化性シリコーン組成物に関し、
(A)一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサン、
(B)組成物の総質量に対して0.1〜5質量%の、一分子中にケイ素原子結合水素原子を少なくとも2個有するレジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)平均単位式(C−1):
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c
(式中、R1は同じかまたは異なる、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはエポキシ基含有有機基であり、ただし、少なくとも1つのR1はアルケニル基であり、且つ、少なくとも1つのR1はエポキシ基含有有機基であり、a、b、およびcは、それぞれ、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、且つa+b+c=1を満たす数である。)
で表される添加剤
(D)ヒドロシリル化反応用触媒、および
(E)シリカ
を含む。
(A)成分は、本発明の硬化性シリコーン組成物の主剤である、一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を有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサンである。
(A−1)平均単位式:R2 3SiO(R2 2SiO)mSiR2 3
(式中、R2は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR2はアルケニル基であり、mは4〜1,000の整数である。)で表される直鎖状のオルガノポリシロキサン、および/または、
(A−2)平均単位式:(R2 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R2SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R2は前記と同じであり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR2はアルケニル基であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、c、dおよびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+c+d+e=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)で表される分岐鎖状のオルガノポリシロキサン、および/または、
(A−3)平均単位式:(R2SiO2/2)n
(式中、R2は前記と同じであり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR2はアルケニル基であり、nは3〜50の整数である。)で表される環状のオルガノポリシロキサンであり得る。
(A−4)(R2 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(Ar2SiO2/2)b‘(R2SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R2およびArは前記と同じであり、ただし、一分子中、少なくとも2個のR2はアルケニル基であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、R2 2SiO2/2は、Ar2SiO2/2以外の単位を示し、a、b、b’、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0<b’≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+b’+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)
(B)成分の一分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するレジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(すなわち、分岐鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン)は、ヒドロシリル化反応硬化型である硬化性シリコーン組成物の架橋剤として作用するものである。好ましくは、(B)成分は、少なくとも分子鎖両末端にケイ素原子結合水素原子を含有するレジン状のオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。(B)成分は1種のみのオルガノポリシロキサンを用いてもよく、2種以上のオルガノポリシロキサンを組み合わせて用いてもよい。
(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R3は水素原子または同じかもしくは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、ただし、少なくとも2つのR3は水素原子であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)で表されるレジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサンであり得る。
(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(XO1/2)e
(式中、R3およびXは上記と同じであり、a、b、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦e<0.4、かつa+b=1.0を満たす数である。)で表される直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンであり得る。
[HR4 2SiO1/2]2[R4 2SiO2/2]y
式中、R4は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、yは1〜100、好ましくは1〜10の範囲の数である。R4のハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基としては、R3で説明したものと同じものを適用できる。
本発明の(C)成分である添加剤は、(C−1)平均単位式:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c
(式中、R1は同じかまたは異なる、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはエポキシ基含有有機基または、アルコキシ基であり、ただし、少なくとも1つのR1はアルケニル基であり、且つ、少なくとも1つのR1はエポキシ基含有有機基であり、a、b、およびcは、それぞれ、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、且つa+b+c=1を満たす数である。)
で表されるシロキサン化合物である。すなわち、(C)成分は、ケイ素原子に結合した少なくとも1つのアルケニル基と、少なくとも1つのエポキシ基含有有機基を含む。
(D)成分のヒドロシリル化反応用触媒は、本発明のホットメルト性硬化性シリコーン組成物の硬化を促進するための触媒である。このような(D)成分としては、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、白金とオレフィンの錯体、白金と1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの錯体、白金を担持した粉体等の白金系触媒;テトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム、パラジウム黒、トリフェニルフォスフィンとの混合物等のパラジウム系触媒;さらに、ロジウム系触媒が挙げられ、特に、白金系触媒であることが好ましい。
(E)成分のシリカとしては、例えば、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、結晶性シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。また、シリカは、オルガノアルコキシシラン化合物、オルガノクロロシラン化合物、オルガノシラザン化合物、低分子量シロキサン化合物等の有機ケイ素化合物若しくはシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等で表面疎水化処理されていてもよい。
本発明は、本発明のホットメルト性硬化性シリコーン組成物を用いる半導体用の封止剤にも関する。本発明の封止剤の形状は、特に限定されないが、好ましくはフィルム状またはシート状である。そのため、本発明はまた、本発明のホットメルト性硬化性シリコーン組成物を固化して得られるフィルムにも関する。本発明のフィルムは、半導体素子を封止するためのフィルム状封止剤およびラミネーション用フィルムに好ましく用いられ得る。本発明の封止剤またはフィルムにより封止される半導体は特に限定されず、例えば、SiC、GaN等の半導体、特にパワー半導体または発光ダイオードなどの光半導体が挙げられる。
本発明はまた、本発明の封止剤を含む光半導体素子にも関する。光半導体素子としては、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ、フォトダイオード、フォトトランジスタ、固体撮像、フォトカプラー用発光体と受光体が例示され、特に、発光ダイオード(LED)であることが好ましい。
各成分を表1〜4に示す組成(重量部)で混合し、ホットメルト性硬化性シリコーン組成物を調製した。なお、以下でMeはメチル基を表し、Viはビニル基を表し、Phはフェニル基を表し、Epは3−グリシドキシプロピル基を表す。
成分a−2:平均単位式(ViMe2SiO1/2)25(PhSiO3/2)75で表されるレジン状アルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分a−3:一般式(ViMe2SiO1/2)(PhMeSiO2/2)20(ViMe2SiO1/2)で表される、直鎖状アルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分a−4:一般式(ViMeSiO2/2)4で表される環状アルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分a−5:一般式(ViMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)で表される、レジン状アルケニル基含有オルガノポリシロキサン
成分b−1:平均単位式(HMe2SiO1/2)60(PhSiO3/2)40で表される、レジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサン
成分b−2:一般式(HMe2SiO1/2)(Ph2SiO2/2)(HMe2SiO1/2)で表される、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン
成分c−1:平均単位式(ViMe2SiO1/2)25(PhSiO3/2)75(EpMeSiO2/2)40で表される、添加剤
成分c−2:構造式(Me2SiO2/2)(ViMeSiO2/2)(EpSiO3/2)で表される、添加剤
成分c−3:平均単位式(EpMeSiO2/2)48(ViSiO3/2)21(PhSiO3/2)31で表される、添加剤
成分c−4:一般式(ViMe2SiO1/2)(Me2SiO2/2)3Si(OMe)3で表される、添加剤
成分c−5:平均単位式(ViMe2SiO1/2)15(Me2SiO2/2)35(PhSiO3/2)50で表される、添加剤
成分d:白金濃度が4.0質量%である白金と1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの錯体
成分e:1‐エチニル‐2‐シクロヘキサノール(白金触媒抑制剤)
成分f:ヒュームドシリカ
成分g:カーボンブラック
JIS K 6251に基づいて、得られた実施例1〜22および比較例1〜5のホットメルト性硬化性シリコーン組成物の硬化物の引張強度(MPa)および破断伸び(%)を測定した。具体的には、実施例1〜22および比較例1〜5のホットメルト性硬化性シリコーン組成物を120℃で5〜10分間加熱エージングし、ホットメルト性硬化物を得た。これらのホットメルト性硬化物は、100℃での溶融弾性率が粘弾性計(アントンパール社製MCR302)で測定して30〜300Paであった。厚さ180μmのダンベル状3号形に準じた形状で試験片を作製した。この試験片を用いて、引張速度500mm/分で引張強度(MPa)および破断伸び(%)を計測した。結果を表1〜4に示す。引張強度が1MPa以上であり、破断伸びが200%以上であるものが、封止剤フィルムまたはラミネートフィルムとして優れた取り扱い作業性を有していると言える。
Claims (12)
- (A)一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサン、
(B)組成物の総質量に対して0.1〜5質量%の、一分子中にケイ素原子結合水素原子を少なくとも2個有するレジン状オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(C)平均単位式(C−1):
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c
(式中、R1は同じかまたは異なる、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アラルキル基、もしくはエポキシ基含有有機基または、アルコキシ基であり、ただし、少なくとも1つのR1はアルケニル基であり、且つ、少なくとも1つのR1はエポキシ基含有有機基であり、a、b、およびcは、それぞれ、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、且つa+b+c=1を満たす数である。)
で表される添加剤、および
(D)ヒドロシリル化反応用触媒、および
(E)シリカ
を含む、無溶剤系ホットメルト性硬化性シリコーン組成物。 - (A)成分が、少なくとも1つの(Ar2SiO2/2)単位を含むレジン状オルガノポリシロキサンを含む、請求項1に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物。
- (B)成分が、(B−1)平均単位式:
(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
(式中、R3は同じかまたは異なるハロゲン置換または非置換の一価炭化水素基であり、ただし、少なくとも2つのR3は水素原子であり、Xは水素原子またはアルキル基であり、a、b、c、d、およびeは、0≦a≦1.0、0≦b≦1.0、0≦c<0.9、0≦d<0.5、0≦e<0.4であり、a+b+c+d=1.0であり、かつc+d>0を満たす数である。)で表される、請求項1又は2に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物。 - 前記平均単位式(B−1)において、aが0.1≦a≦0.9の範囲であり、bが0≦b≦0.8の範囲であり、cが0.1≦c≦0.9の範囲であり、dが0≦d≦0.4の範囲であり、eが0≦e≦0.3の範囲である、請求項3に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物。
- 前記平均単位式(C−1)において、aが0≦a≦0.9の範囲であり、bが0.1≦b≦0.9の範囲であり、cが0.01≦c≦0.8の範囲である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物。
- (C)成分中に含まれるアルケニル基の含有量が、R1の合計の5モル%以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物。
- (C)成分中に含まれるエポキシ基含有有機基の含有量は、R1の合計の5モル%以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物。
- (A)成分として直鎖状、レジン状、および環状のオルガノポリシロキサンを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物を固化してなるフィルム。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のホットメルト性硬化性シリコーン組成物からなる封止剤。
- 請求項10の封止剤を含む光半導体素子。
- 光半導体が発光ダイオードである請求項11の光半導体素子。
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