JP2021107550A - 硬化性ホットメルトシリコーン組成物、その硬化物、及び前記組成物又は硬化物を含む積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本発明において大気圧とは、本発明の硬化性シリコーン組成物を実験室又は工場等で取り扱う環境における大気圧をいい、特定の圧力に限定されないが、通常は、1気圧(1013.25hPa)からマイナス100hPaからプラス100hPaの範囲に入る気圧をいい、特に1気圧(1013.25hPa)をいう。
また、本明細書において、室温とは、本発明の硬化性シリコーン組成物を取り扱う者がいる環境の温度をいう。室温は、一般的には、0℃〜40℃、特に15〜30℃、とりわけ18℃〜25℃をいう。
(A)下記の(A1)成分および(A2)成分を0:100〜90:10、好ましくは0:100〜75:25の質量比で含むオルガノポリシロキサン樹脂 100質量部
(A1)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂、
(A2)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂、
(B)分子内に少なくとも2個の炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、25℃において液状の又は可塑性を有する直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサン 10〜100質量部、
(C)下記平均組成式(1):
(R4 3SiO1/2)a(R5 2SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d (1)
(式中、R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、R5はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全R4中少なくとも2個は水素原子であり、a、b、c、及びdは、0.01≦a≦0.6、0≦b、0≦c≦0.9、0≦d≦0.9、及び、a+b+c+d=1かつc+d≧0.2の条件を満たす数である。)
で表され、大気圧下で100℃に1時間暴露した後の暴露前に対する質量減少率が10質量%以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (硬化性シリコーン組成物全体に含まれるケイ素原子に結合したアルケニル基1個当りの、ケイ素原子に結合した水素原子の数が0.5〜20.0個となる量)、及び
(D)ヒドロシリル化反応触媒 本組成物を硬化させるのに十分な量
を含有してなり、組成物全体としてホットメルト性を有することを特徴とするものである。
(HR6 2SiO1/2)e(R6 2SiO2/2)f(SiO4/2)g (2)
(式中、R6はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された1価炭化水素基であり、e、f、及びgは、0.01≦e≦0.6、0≦f≦0.9、0.2≦g≦0.9、及びe+f+g=1の条件を満たす数である。)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、であることが好ましい。
(HR7 2SiO1/2)h(R7 2SiO2/2)i(R8SiO3/2)j (3)
(式中、R7及びR8はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全てのR8のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、h、i、及びjは、0.01≦h≦0.6、0≦i≦0.9、0.2≦j≦0.9、及び、h+i+j=1の条件を満たす数である。)
で表されるオルガノハイドロジェンシロキサン、であることが好ましい。
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e
(式中、各R1は独立して1〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中の全てのR1のうち1〜12モル%がアルケニル基であり;各R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基であり;a、b、c、d及びeは、以下を満たす数である:0.10≦a≦0.60、0≦b≦0.70、0≦c≦0.80、0≦d≦0.65、0≦e≦0.05、但し、c+d>0.20、かつa+b+c+d=1)
で表される、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂であり、かつ
成分(A2)が、(A2−1)下記平均単位式:
(R3 3SiO1/2)f(R3 2SiO2/2)g(R3SiO3/2)h(SiO4/2)i(R2O1/2)j
(式中、各R3は独立して1〜10個の炭素原子を有し、炭素−炭素二重結合を含まない一価炭化水素基;R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基であり;f、g、h、i及びjは、以下を満たす数である:0.35≦f≦0.55、0≦g≦0.20、0≦h≦0.20、0.45≦i≦0.65、0≦j≦0.05、かつf+g+h+i=1)
で表される、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂であり、さらに、
上記成分(B)が、(B1)下記構造式:
R4 3SiO(SiR4 2O)kSiR4 3
(式中、各R4は独立して1〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中のR4の少なくとも2個はアルケニル基であり、kは20〜5,000の数である)
で表される直鎖状ジオルガノポリシロキサンである、
ことが好ましい。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、(A1)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂、及び(A2)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂を、(A1):(A2)=0:100〜90:10、好ましくは0:100〜75:25の質量比で組み合わせたもの(成分(A))及び25℃において液状の又は可塑性を有する炭素−炭素二級結合含有直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサン(成分(B))を主成分とし、架橋剤としてオルガノハイドロジェンポリシロキサン(成分(C))、及びヒドロシリル化反応触媒(成分(D))を含有するヒドロシリル化反応を用いて熱硬化可能なシリコーン組成物である。本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、特に、架橋剤であるケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、特定の化学構造を有し、且つ大気圧下で100℃に1時間曝露した後の質量減少率が曝露前の質量に対して10%以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いることを特徴とする。また、本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物には、任意選択によってヒドロシリル化反応遅延剤いわゆる硬化遅延剤を用いてもよいが、その場合、沸点が200℃以上、特に沸点が1気圧下(1013.25hPa)で200℃以上の硬化遅延剤を使用することが好ましい。また、本発明の組成物は、成分(A1)及び(A2)としてそれ単独ではホットメルト性を有しないオルガノポリシロキサン樹脂を用いるが、成分(B)〜(D)をも含む組成物全体としてホットメルト性を有することをさらなる特徴とする。なお、本発明において、特に別段の記載がない限り、「ホットメルト性を有する」とは、組成物の軟化点が50〜200℃の間にあり、組成物が150℃において溶融粘度(好適には、1000Pa・s未満の溶融粘度)を有し、流動可能な性質を有することをいう。したがって、本明細書において、本発明のホットメルト性を有する硬化性シリコーン組成物は、硬化性ホットメルトシリコーン組成物とも記す。
本発明の組成物は組成物を構成する成分として、大気圧下、特に1気圧(1013.25hPa)下で100℃程度では揮発しにくい成分、あるいは揮発性成分含有量が少ない成分を組み合わせて用いることを特徴としているが、これは後述する本発明の硬化性ホットメルトシリコーンシート又はフィルムの生産工程において、ボイド等を含有しないシート又はフィルムを得るためには減圧下50〜150℃の温度範囲で硬化性シリコーン組成物の各成分、さらにそれから得られる組成物を溶融混錬することが必要だからであり、本発明の各成分を用いることによって、ボイド等を含まないシート又はフィルムを製造できる。各成分が減圧下所定の温度にさらされるのはごく短時間であるが、この混錬条件下で有効成分が多量に揮発してしまうと設計通りの特性の組成物を得ることができないという問題が生じる。特に、架橋剤であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンや硬化遅延剤等の、硬化性シリコーン組成物の全質量に対して添加量が少ないものはそれらの成分の揮発により組成物の特性(硬化特性、硬化物の物性等)が、意図した値から大きく変わってしまう。このため、本発明の構成成分、特に成分(C)及び任意成分(E)として、揮発しにくいものを使用する必要がある。
本発明にかかる硬化性シリコーン組成物は、組成物全体としてホットメルト性を有し、加熱条件下で流動可能であることを特徴とする。特に、本発明の硬化性シリコーン組成物はその軟化点が50℃以上であり、150℃において溶融粘度(好適には、1000Pa・s未満の溶融粘度)を有することが好ましい。なお、本発明では、組成物全体としてホットメルト性を有していればよく、当該組成物を構成する個別の成分はホットメルト性を有しなくてもよい。
(A)下記の(A1)成分および(A2)成分を0:100〜90:10、好ましくは0:100〜75:25の質量比で含むオルガノポリシロキサン樹脂 100質量部
(A1)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂、
(A2)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂;
(B)分子内に少なくとも2個の炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、25℃において液状の又は可塑性を有する直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサン 10〜100質量部;
(C)下記平均組成式(1):
(R4 3SiO1/2)a(R5 2SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d (1)
(式中、R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全R4中少なくとも2個は水素原子であり、a、b、c、及びdは、0.01≦a≦0.6、0≦b、0≦c≦0.9、0≦d≦0.9、及び、a+b+c+d=1かつc+d≧0.2の条件を満たす数である。)
で表され、大気圧下、特に1気圧下で100℃に1時間暴露した後の暴露前に対する質量減少率が10質量%以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (組成物全体に含まれるケイ素原子に結合したアルケニル基1個当りのケイ素原子に結合した水素原子の数が0.5〜20.0個となる量);及び
(D)ヒドロシリル化反応触媒 本組成物を硬化させるのに十分な量。
さらに、上記硬化性シリコーン組成物は、任意成分として、下記成分(E)を含んでいてもよい:
(E)大気圧下、特に1気圧下で沸点が200℃以上のヒドロシリル化反応用の硬化遅延剤。
さらに、本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、本発明が目的とする特性を維持できる範囲で、当分野で公知のその他の添加剤を添加してもよい。
本発明にかかる硬化性シリコーン組成物は、成分(A)として、炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を示さない、25℃で固体のオルガノポリシロキサン樹脂と、炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を示さない、25℃で固体のオルガノポリシロキサン樹脂とを0:100〜90:10、好ましくは0:100〜75:25の質量比の組み合わせ物を含む。当該オルガノポリシロキサン樹脂は、さらに、R3SiO1/2、R2SiO2/2、RSiO3/2(Rは一価有機基、特に炭素数1〜10の一価炭化水素基を表す)で表されるシロキサン単位や、R2O1/2(R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基)で表される水酸基またはアルコキシ基を含んでもよいが、好適には、全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上、好ましくは40モル%以上、特に、40〜90モル%の範囲でSiO4/2で表されるシロキサン単位を含むものである。SiO4/2で表されるシロキサン単位の含有量が20モル%未満では、たとえオルガノポリシロキサン樹脂がその他の分岐シロキサン単位(たとえば、RSiO3/2)を多量に含んでいても、本発明の技術的効果を達成できない場合がある。
(A1)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃で固体のオルガノポリシロキサン樹脂、および
(A2)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃で固体のオルガノポリシロキサン樹脂
を0:100〜90:10、好ましくは0:100〜75:25(成分(A1):成分(A2))の質量比で含むオルガノポリシロキサン樹脂混合物であることが好ましい。なお、成分(A1)は成分(A)における任意選択成分であり、後述する成分(A2)のみを成分(A)として用いてもよい。
なお、硬化反応性とは、成分(C)のオルガノハイドロジェンシロキサンとヒドロシリル化反応をすることができ、それによって組成物全体が硬化可能であることを意味する。
上記成分(A1)は、本組成物の主剤の一つであり、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有し、単独ではホットメルト性を有さず、また、分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するオルガノポリシロキサン樹脂である。
(A1−1)下記平均単位式:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e
(式中、各R1は独立して1〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中の全R1の1〜12モル%がアルケニル基であり;各R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基であり;a、b、c、d及びeは、以下を満たす数である:0.10≦a≦0.60、0≦b≦0.70、0≦c≦0.80、0≦d≦0.65、0≦e≦0.05、但し、c+d>0.20、かつa+b+c+d=1)
で表される、それ単独ではホットメルト性を有しない、25℃で固体のオルガノポリシロキサン樹脂である。
成分(A2)は、本組成物の主剤の一つであり、それ単独ではホットメルト性を有しない、硬化反応性の官能基を含有しない、25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂であり、前記の成分(A1)および成分(B)と所定の量的範囲内で併用することで、硬化性シリコーン組成物全体としてのホットメルト性および硬化性シリコーン組成物を硬化させて得られる硬化物の優れた応力緩和性を実現するための成分である。
(R3 3SiO1/2)f(R3 2SiO2/2)g(R3SiO3/2)h(SiO4/2)i(R2O1/2)j
(式中、各R3は独立して1〜10個の炭素原子を有し、炭素−炭素二重結合を含まない一価炭化水素基;R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基であり;f、g、h、i及びjは、以下を満たす数である:0.35≦f≦0.55、0≦g≦0.20、0≦h≦0.20、0.45≦i≦0.65、0≦j≦0.05、かつf+g+h+i=1)
で表される、それ単独ではホットメルト性を有しないオルガノポリシロキサン樹脂である。
成分(A1)や成分(A2)については、それぞれの生産工程において、揮発性の低分子量成分が生成する。揮発性低分子量成分は、具体的にはM4Qの構造体であり、Mユニット(R3 3SiO1/2)とQユニット(SiO4/2)からなるオルガノポリシロキサン樹脂を重合するときに副生成物として現れる。本構造体は、本発明の硬化性シリコーン組成物から得られる硬化物の硬度を著しく下げる効果がある。成分(A1)及び成分(A2)のオルガノポリシロキサン樹脂はこれらと相溶性の高い有機溶剤の存在下で原料モノマーの重合反応によって製造され、その有機溶剤を減圧乾燥等により取り除くことで固体状のオルガノポリシロキサン樹脂を得ることができるが、M4Qの構造体はオルガノポリシロキサン樹脂との相容性が高く、有機溶剤を取り除くような乾燥条件では除去することは困難である。M4Q構造体はそれを含むオルガノポリシロキサン樹脂を200℃以上の温度に短時間暴露することによって除去できる事は知られていたが、M4Q構造体を含む硬化性シリコーン組成物を半導体等の基材と一体成型した後に、高温に暴露してM4Q構造体を除去すると、硬化性シリコーン組成物から生じる硬化物の体積減少並びに顕著な硬度上昇が起こり、成型物の寸法が変化し、反りなどが発生してしまうおそれがある。このため、本発明の硬化性シリコーン組成物を半導体等の基材と積層させる用途に適用するためには基材と積層して硬化性シリコーン組成物を硬化させる成型工程の前、できれば、硬化性シリコーン組成物を調製する前の原料の時点でオルガノポリシロキサン樹脂からM4Q構造体を除去しておくことが好ましい。
本組成物全体としてホットメルト性を有するようにするために、成分(A2)、または成分(A1)と成分(A2)の混合物を、後述の成分(B)と所定の比率で混ぜ合わせる必要があるが、成分(A1)と成分(A2)の比率は0:100〜90:10の範囲であってよく、0:100〜85:25の範囲であることが好ましく、0:100〜80:20であることがさらに好ましく、0:100〜75:25であることが特に好ましい。成分(A2)は、それ自体は硬化反応性官能基を有さないので硬化性を有しないが、本組成物においては成分(A2)を成分(A1)と組み合わせて使用することで、本硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物の貯蔵弾性率、損失弾性率、及びこれらの比から計算されるtanδをある程度調節することが可能であり、それによって硬化物の好適な弾性率、柔軟性、及び応力緩和性を達成することが可能である。また、成分(A1)なしに成分(A2)を成分(B)と組み合わせても、本発明において所望する特性の硬化性ホットメルトシリコーン組成物を調製することができる。
成分(B)は、本硬化性シリコーン組成物の主剤の一つであり、25℃において液状の又は可塑性を有する直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサンであって、分子内に少なくとも2個の炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するものである。このような硬化反応性の鎖状オルガノポリシロキサンは、前述の成分(A)の固体状オルガノポリシロキサン樹脂と混合することで、組成物全体としてホットメルト特性を発現できる。
(B1)下記構造式:
R4 3SiO(SiR4 2O)kSiR4 3
(式中、各R4は独立して1〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中のR4の少なくとも2個はアルケニル基であり、kは20〜5,000の数である)
で表される直鎖状ジオルガノポリシロキサンである。好適には、分子鎖両末端に各々1個ずつアルケニル基、特にビニル基を有する直鎖状ジオルガノポリシロキサンが好ましい。
成分(C)は、上記の成分(A)および成分(B)に含まれる炭素−炭素二重結合とヒドロシリル化反応用触媒の存在下で架橋可能なケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、具体的には、下記平均組成式(1)、
(R4 3SiO1/2)a(R5 2SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e(1)
(式中、R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、R5はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全R4中少なくとも2個は水素原子であり、a、b、c、及びdは、0.01≦a≦0.6、0≦b、0≦c≦0.9、0≦d≦0.9、及び、a+b+c+d=1かつc+d≧0.2の条件を満たす数である。)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、大気圧下で100℃に1時間暴露した後の暴露前に対する質量減少率が10質量%以下であるという特徴を有するものである。
(HR6 2SiO1/2)e(R6 2SiO2/2)f(SiO4/2)g (2)
式(2)中、R6はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、e、f、及びgは、0.01≦e≦0.6、0≦f≦0.9、0.2≦g≦0.9、及びe+f+g=1の条件を満たす数である。
この一価炭化水素基の具体例は、上記平均組成式(1)においてR4が表す一価炭化水素基の具体例として示したものと同じである。R6は、それぞれ独立に、メチル基及びフェニル基から選択される基であることが好ましい。
(HR7 2SiO1/2)h(R7 2SiO2/2)i(R8SiO3/2)j (3)
式(3)中、R7及びR8はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全てのR8のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、かつ、h、i、及びjは、0.01≦h≦0.6、0≦i≦0.9、0.2≦j≦0.9、及び、h+i+j=1の条件を満たす数である。
この一価炭化水素基の具体例は、上記平均組成式(1)においてR4が表す一価炭化水素基の具体例として示したものと同じである。R8は、全てのR8のうち少なくとも10モル%がフェニル基であることを条件として、それぞれ独立に、メチル基及びフェニル基から選択される基であることが好ましい。
成分(D)は、成分(A)及び(B)に含まれるヒドロシリル化反応性の炭素−炭素二重結合と、成分(C)に含まれるケイ素原子結合水素原子、すなわちSi−H基とをヒドロシリル化反応により架橋させて、本発明の硬化性シリコーン組成物を硬化させるためのヒドロシリル化反応用触媒である。成分(D)のヒドロシリル化反応用触媒としては、当技術分野で公知のヒドロシリル化触媒作用を有する化合物あるいは金属を用いることができるが、例として、白金系触媒、ロジウム系触媒、及びパラジウム系触媒が挙げられ、本組成物の硬化を著しく促進できることから白金系触媒が好ましい。この白金系触媒としては、白金微粉末、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体、白金−カルボニル錯体、およびこれらの白金系触媒を、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂で分散あるいはカプセル化した触媒が例示され、特に、白金−アルケニルシロキサン錯体が好ましい。このアルケニルシロキサンとしては、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、これらのアルケニルシロキサンのメチル基の一部をエチル基、フェニル基等で置換したアルケニルシロキサン、これらのアルケニルシロキサンのビニル基をアリル基、ヘキセニル基等で置換したアルケニルシロキサンが例示される。特に、この白金−アルケニルシロキサン錯体の安定性が良好であることから、ヒドロシリル化反応用触媒として1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンを用いることが好ましく、当該錯体のアルケニルシロキサン溶液の形態で硬化性シリコーン組成物を構成する他の成分に添加することが好ましい。加えて、白金触媒の取扱作業性および硬化性シリコーン組成物のポットライフの改善の見地から、熱可塑性樹脂で分散あるいはカプセル化した微粒子状の白金含有ヒドロシリル化反応触媒を用いてもよい。なお、ヒドロシリル化反応を促進する触媒としては、鉄、ルテニウム、及び鉄/コバルトなどの非白金系金属触媒を用いてもよい。
本発明の硬化性シリコーン組成物は、上記の成分(A)〜(D)に加えて、さらに硬化遅延剤(E)を含有してもよい。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物には、上述した成分に加えて、シリコーン組成物に用いてもよい添加剤として当分野で公知の材料を添加してもよく、用いることができる添加剤として以下のものが挙げられるが、これらに限定されない。
(式中、Raは一価のエポキシ基含有有機基であり、Rbは炭素原子数1〜6のアルキル基または水素原子である。nは1〜3の範囲の数である)
で表されるエポキシ基含有シランまたはその部分加水分解縮合物、ビニル基含有シロキサンオリゴマー(鎖状または環状構造のものを含む)とエポキシ基含有トリアルコキシシランとの反応混合物、メチルポリシリケート、エチルポリシリケート、エポキシ基含有エチルポリシリケートが例示される。この接着性付与剤は低粘度液状であることが好ましく、その粘度は限定されないが、25℃において1〜500mPa・sの範囲内であることが好ましい。また、この接着性付与剤の含有量は限定されないが、本組成物の合計100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲内であることが好ましい。
で表される基からなる群から選択される基であり、R3は同じかまたは異なる水素原子もしくはアルキル基である。}
で表されるカルバシラトラン誘導体を含有することが特に好ましい。このようなカルバシラトラン誘導体として、以下の構造で表される1分子中にケイ素原子結合アルコキシ基またはケイ素原子結合アルケニル基を有するカルバシラトラン誘導体が例示される。
−(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
具体的には、前者(方法A)は以下の工程:
工程1:オルガノポリシロキサン樹脂微粒子、硬化剤および任意選択により場合によっては機能性フィラーを混合する工程;
工程2:工程1で得た混合物を、120℃以下の温度で加熱溶融しながら混練する工程;
工程3:工程2で得た加熱溶融し混錬した後の混合物を、それぞれが少なくとも1の剥離面を備えた2枚のフィルム間に積層して積層体を形成する工程;
工程4:工程3で得た積層体中の混合物をロール間で延伸し、特定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーンシートを成型する工程、
を含む製造方法である。
工程1:有機溶剤中に、室温で固体状のオルガノポリシロキサン樹脂、および、任意で鎖状のジオルガノポリシロキサンを分散乃至溶解させた溶液から、150℃以上の温度で有機溶剤の除去を行い、ホットメルト性の固形分を得る工程;
工程2:工程1で得たホットメルト性の固形分に、すべての硬化剤を加えた後、その混合物を120℃以下の温度で加熱溶融しながら混練する工程;
工程3:工程2で得た加熱溶融後の混合物を、それぞれが少なくとも1の剥離面を備えた2枚のフィルム間に積層して積層体を形成する工程;
工程4:工程3で得た積層体中の混合物をロール間で延伸し、特定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーンシートを成型する工程
を含む製造方法である。
すなわち、工程3及び工程4は、工程2で得た混合物を2枚の剥離フィルムの間へ吐出乃至塗布して2枚の剥離フィルム間、例えば2枚の長尺の剥離フィルム間に前記の混合物を挟む工程と、それによって得られる2枚の剥離フィルム及びそれらの間に介装された前記の混合物からなる積層体を続けてロール間に通して剥離フィルム間の混合物を延伸成型し、所定の膜厚に調節して、目的とする積層体を得る工程とを連続して一体的に行ってもよい。このような工程3と工程4を一体的に行う方法も上述した製造方法に含まれる。
本硬化性ホットメルトシリコーン組成物はシート又はフィルム状にして使用することができ、特に、剥離層を備える2枚のフィルム状基材間に、上記の硬化性ホットメルトシリコーン組成物からなるシート状材料が介装された構造を有する積層体として使用可能である。この剥離層を備えたフィルム状基材(一般に剥離フィルムという)は、硬化性ホットメルトシリコーン組成物からなるシート状材料を接着剤あるいは封止剤等として用いるときに、シート状材料から剥離することができる。以下では、この積層体を剥離性積層体ともいう。
工程1:上記の硬化性ホットメルトシリコーン組成物の構成成分を混合する工程、
工程2:工程1で得た混合物を、加熱溶融しながら混練する工程、
工程3:工程2で得た加熱溶融後の混合物を、少なくとも1の剥離面を備えた2つの剥離フィルム間に、前記の混合物が剥離面と接するように積層して積層体を形成する工程、
工程4:工程3で得た積層体をロール間で加圧し、2つの剥離フィルムの間に介装された上記混合物を圧延して、特定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーン組成物シート又はフィルムを形成する工程
を含む方法を挙げることができる。さらに、任意選択により工程4において、冷却又は温度調節機能を有するロールを使用してもよい。また、工程4の後に、得られた硬化性ホットメルトシリコーン組成物シート又はフィルムを含む積層体を裁断する工程を加えてもよい。
なおこの剥離フィルムの厚さは特に制限がなく、したがって、一般的にフィルムとよばれるものに加えてシートとよばれるものも含まれる。しかし、本明細書では、その厚さに関係なく剥離フィルムという。
本組成物は、成分(A)〜成分(D)、さらに場合によってはその他任意の成分、例えば成分(E)を、50℃未満の温度で粉体混合し、さらに加熱溶融して各成分を均一に混合し、必要に応じてその後冷却することによって製造することができるが、この方法には限定されず任意の方法で組成物を製造してよい。本製造方法で用いることができる粉体混合機は特に限定されないが、例として、一軸または二軸の連続混合機、二本ロール、ロスミキサー、ホバートミキサー、デンタルミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダーミキサー、ラボミルサー、小型粉砕機、及びヘンシェルミキサーを挙げることができ、ラボミルサー及びヘンシェルミキサーが好ましい。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物の形状はどのような形状であってもよいが、未硬化の組成物からなるシート又はフィルムの形状であることが一つの好ましい態様である。
上述したように、本発明にかかる硬化性シリコーン組成物シート又はフィルム(以下、シート及びフィルムを合わせて簡単のために硬化性シリコーン組成物シートともいうが、その場合、「シート」にはフィルムも含まれる)、は、ホットメルト性を有するものであり、上述した成分(A)、(B)、(C)、及び(D)を必須成分として含むことを特徴とする。一つの態様では、本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物からなるシートの製造方法は、以下の工程1〜4を含むものである。
工程1:硬化性ホットメルトシリコーン組成物の構成成分を、好ましくは50℃以上の温度で混合する工程、
工程2:工程1で得た混合物を、加熱溶融しながら混練する工程、
工程3:工程2で得た加熱溶融後の混合物を、少なくとも1の剥離面を備えた2つの剥離フィルム間に、前記の混合物が剥離面と接するように積層して積層体を形成する工程、及び
工程4:工程3で得た積層体をロール間で加圧して、特定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーンシートを成形する工程。
[工程1]
上記の工程1は硬化性ホットメルトシリコーン組成物の構成成分である、オルガノポリシロキサン樹脂(成分A、好適には微粒子の状態)、25℃で液状又は可塑性を有するオルガノポリシロキサン(成分B)、硬化剤としてのオルガノハイドロジェンポリシロキサン(成分C)、及びヒドロシリル化触媒(成分D)、さらに所望によりさらなる添加剤(例えば、成分E)を混合して、硬化性シリコーン組成物、好ましくは粒状あるいは粉状の形態の組成物を製造する工程である。これら各成分は既に説明したとおりである。
工程2は、工程1で得た加熱溶融性を有する混合物を、加熱溶融しながら混練する工程であり、加熱溶融性を有する混合物をその軟化点以上の温度、好適には、50℃〜200℃の温度範囲で加熱混練することで、組成物全体を溶融乃至軟化させて混合することで、混合物に含まれる成分を均一に混ぜることができる。工程2で得られた混合物を、工程3を経て工程4において、当該混合物を加圧装置、例えば2本ロールを使用してシート状に加圧成形する場合、一回の加圧でその厚さが均一な薄層状のシートを形成することができ、成形不良やシート自体の亀裂の発生を回避できる実益がある。一方、混合物を加熱する温度が前記下限未満では、混合物の軟化が不十分となって、機械力を用いても各成分が全体に均一に混合された、溶融乃至軟化した混合物を得ることが困難となる場合がある。このような成分が均一に混合されていない混合物を、工程3を経て工程4において当該混合物をシート状に加圧成形した場合、均一な厚さの薄層状の成形シートを形成できず、シートの破損及び/又は亀裂が生じる場合がある。逆に、混合物を加熱する温度が前記上限を超えると、ヒドロシリル化反応が混合時に起こり、混合物全体が著しい増粘又は硬化してホットメルト性を失い、あるいは硬化物を形成してしまう場合があるため、好ましくない。このため、成分(D)のヒドロシリル化反応触媒は、工程1において初めから他の成分とは混合せずに、工程2において他の成分の混合物が十分に混合された後で成分(D)を添加する、さらに成分(D)を添加する場合には混錬可能な範囲で温度を低くするなどの方法を用いることができ、そのような方法が好ましい。あるいは、成分(D)は、熱可塑性樹脂中に分散させたあるいは熱可塑性樹脂でカプセル化した微粒子状にしたヒドロシリル化反応触媒を使用することができ、そのような方法が好ましい。
工程3は、工程2で得た加熱溶融後の混合物を、少なくとも1の剥離面を備えた2つのフィルム間に介装してこれらを積層する工程であり、この積層体を工程4においてさらに加圧成形するための予備工程である。工程2で得た混合物が剥離フィルム間に挟み込まれた積層体を形成することで当該剥離フィルム上からロールによる加圧成形を行って、硬化性シリコーン組成物からなるシート状成形物を得ることができる。さらに、積層体の成形後には剥離シートの剥離面の性質を利用して、硬化性シリコーン組成物シートを含む積層体から剥離フィルムのみを除去することができる。
工程4は、上記の工程3で得た積層体をロール間で加圧し、所定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートに成形する工程であり、工程3で得られた積層体の剥離フィルム上から工程2で得た混合物を加圧延伸し、厚さが実質的に均一な硬化性シリコーン組成物シートの形態に成形する工程である。
工程4において、工程3で得た積層体をロール間で加圧して硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを延伸する場合、当該ロールがさらに、温度調節機能を備え、ロール圧延時に積層体全体の温度調節、必要に応じて加熱または冷却を行うことが好ましい。当該温度調節により、ロール間の間隙を安定して保ち、得られる硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートの平坦性および均一性(膜厚の均一性)を改善できる実益がある。具体的な温度調節の範囲は、用いる剥離フィルムの耐熱性や硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートの厚さ(設計厚み)、硬化性ホットメルトシリコーン組成物の反応性等に応じて適宜設計可能であるが、概ね、5〜150℃の範囲内である。
工程4により、剥離フィルム間に硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートが介装された剥離性積層体を得ることができる。本発明の積層体の製造方法では、所望により、当該硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを含む積層体を裁断する工程をさらに有していてもよい。また、当該硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートは、裁断工程に代えて、あるいは裁断工程とともに、巻取り装置により例えばロール状に積層体を巻取る工程を有してもよい。これにより、所望のサイズの硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを含む剥離性積層体を得ることができる。
以上の工程により得られる積層体は、必須成分として上述した成分(A)〜(D)及び任意選択成分として場合によっては成分(E)を含む、実質的に平坦な、厚さ10〜2000μmの硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートが、少なくとも1の剥離面を備えた2つの剥離フィルム間に積層された構造を備えた積層体である。なお、当該剥離フィルムは、共に剥離性を高めた表面構造又は表面処理がされた剥離面を備えていることが好ましい。
本発明の製造方法により得られる硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートは、上述した成分(A)〜(D)及び場合によっては成分(E)を含む硬化性シリコーン組成物であり、かつホットメルト性を有する。本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートは、加熱溶融性を有する粘着材、封止剤、及び/又は接着剤等として使用することができる。特に、当該硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートは、成形性、ギャップフィル性、及び粘着力に優れ、ダイアタッチフィルムやフィルム接着剤として使用することができる。また、コンプレッション成型用またはプレス成型用の硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートとしても好適に使用することができる。
本硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、少なくとも次の工程(I)〜(III)を含む方法により硬化させることができる。
(I)本組成物を100℃以上に加熱して、溶融する工程;
(II)前記工程(I)で得られた溶融した硬化性ホットメルトシリコーン組成物を金型に注入する工程、又は型締めにより金型に前記工程(I)で得られた溶融した硬化性ホットメルトシリコーン組成物を行き渡らせる工程;および
(III)前記工程(II)で金型に注入した硬化性ホットメルトシリコーン組成物を硬化させる工程。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、ホットメルト性を有し、溶融(ホットメルト)時の取扱い作業性および硬化性に優れ、かつ、本組成物を硬化させて得られる硬化物の高温下での耐着色性に優れることから、発光/光学デバイス用の封止材、光反射材等の半導体用部材および当該硬化物を有する光半導体に有用に用いられる。さらに、当該硬化物は機械的特性に優れているので、半導体用の封止剤;SiC、GaN等のパワー半導体用の封止剤;電気・電子用の接着剤、ポッティング剤、保護剤、コーティング剤として好適である。また、シート形状にした本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、プレス成型、コンプレッション成型、あるいは真空ラミネーターなどを用いて大面積の基板の封止や接着するための材料として好適である。特に、成型時にオーバーモールド成型法を用いる半導体用の封止剤として用いることが好適である。さらに、本組成物をシート状にしたものは硬化性のフィルム接着剤や線膨張係数の違う2種類の基材の間の応力の緩衝層として使用する事ができる。
本発明の硬化性シリコーン組成物はホットメルト性を有し、100℃以上の温度では流動性を有し、粘度を測定することが可能である。また、その粘度は測定時に加えられるシェア(剪断力)に強く依存し、低シェアでは粘度は高く、高シェアでは粘度は低くなるというチキソ性を有する。具体的にはレオメーターにより測定される100℃と150℃において、シェアレート1s−1での粘度はそれぞれ5000Pas以下と1000Pas以下であり、2.5MPaの圧力で極限シェアレートと考えられるフローテスターを用いた時の100℃と150℃での粘度はそれぞれ500Pas以下と100Pas以下となる。この様な粘度特性は、硬化性ホットメルトシリコーン組成物を基板に対して真空ラミネーターや真空低圧プレスなどで仮圧着した後、オーブンなどで静置硬化させる工程において有利である。つまり、仮圧着時は一定の温度条件で瞬間的に圧力を加えて基材と圧着させるが、この時は圧力が加えられるので、粘度が下がり、凹凸が多い基板などへのギャップフィル性に優れる一方、その後オーブンなどで静置硬化させる時には圧力はかからないので、150℃以上の温度にて硬化しても、粘度は高いので硬化が始まるまでに組成物の液ダレは起こらないという特性を示す。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物は、室温放置や、加熱により硬化が進行する。成形工程などにより、型の中で硬化させるときは150℃以上の温度に加熱して短時間で仮硬化させる方が生産のサイクルタイムは向上する。未硬化の硬化性ホットメルトシリコーン組成物、基材に仮圧着させた硬化性ホットメルトシリコーン組成物シート、基材に対して適用後に硬化性ホットメルトシリコーン組成物を仮硬化させて得られた硬化物について、どれも硬化反応を完結させるためには150℃以上の温度で1時間以上硬化させることが好ましい。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物を硬化させて得られる硬化物は特徴的な粘弾性特性を示す。一般的なシリコーン硬化物は温度を変えながら動的粘弾性を測定するとシリコーンのネットワーク構造及び官能基の種類により異なるが、一定の温度にてシャープなガラス転移を示す。つまり、貯蔵弾性率と損失弾性率の比からなるtanδのカーブがある一定の温度にてシャープなピークを示す。一般的にtanδの値が高いとその材料に加えられた力が分散(緩和)するので、tanδが高い材料は応力緩和性に優れると言える。ここで、本発明の組成物からなる硬化物はある一定の温度でシャープなtanδのピークは出ず、広範囲の温度領域にわたって、tanδの値が高いという特性を示す(図1)。例えば、組成物を150℃にて硬化させた場合、硬化物には室温である25℃に戻るまでに125℃の温度差という熱履歴が残り、線膨張係数が低い基材と一体成型を行った場合、この温度範囲内で熱応力が発生する。この温度範囲内でtanδが全領域に渡って低い、もしくは、この領域内にtanδのピークがあるが、非常にシャープな場合、規定された温度領域にわたって熱応力は材料に蓄積し続ける、もしくはtanδが高い領域に入り応力の緩和が始まってもすぐにその領域の外に出るので、十分な緩和が起こらない。一方、本発明の組成物を硬化させて得られる硬化物の様に広範囲の温度領域にわたってtanδが高いと、この熱応力が時間と共に緩和し、厚みが薄い基材などを用いたときに発生する反りなどが大きく低減する。つまり、本発明の組成物からなる硬化性シリコーン組成物シートを用いて大面積の薄い基板を一括封止した場合、熱応力が緩和されるため、反りなどが発生し難い。この特性は、硬化物の動的粘弾性を測定したときに広い温度範囲にわたって高いtanδが出れば発現するものであり、tanδの挙動は成分(A)(あるいは成分(A1)及び(A2))、成分(B)、及び成分(C)の分子構造及び組み合わせ比率を変えて、硬化物の架橋密度を調節することによって制御できる。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物を硬化させて得られる硬化物の好適な硬さはその用途により二つに分類され、本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートの両面で被着体と接着させる場合は、JIS K 7215−1986「プラスチックのデュロメータ硬さ試験方法」に規定のタイプAデュロメータ硬さが40以上であることが好ましい。これは硬度が上記下限以下であると、硬化物が柔らかすぎてもろくなる傾向にあるからである。一方で、その用途が基板の封止である場合、タイプAデュロメータ硬さが60以上であることが好ましい。これは、硬度が上記下限以下であると、硬化物の表面がべたつきを帯びてハンドリング性が低下するためである。
本発明の硬化性ホットメルトシリコーン組成物を硬化させて得られる硬化物の用途は特に制限されない。本発明の組成物は、ホットメルト性を有し、成形性、機械的物性に優れ、かつ、硬化物は上記の室温〜高温における特徴的な弾性率の挙動を示すものである。このため、本組成物を硬化してなる硬化物は、半導体装置用部材として好適に利用することができ、半導体素子やICチップ等の封止材、導体装置の接着剤・結合部材として好適に用いることができる。
硬化性ホットメルトシリコーン組成物をφ14mm×22mmの円柱状のペレットに成型した。このペレットを25℃〜100℃に設定したホットプレート上に置き、100グラム重の荷重で上から10秒間押し続け、荷重を取り除いた後、該ペレットの変形量を測定した。高さ方向の変形量が1mm以上となった温度を軟化点とした。
硬化性シリコーン組成物を、JIS K 6300−2:2001「未加硫ゴム−物理特性−第2部:振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」で規定される方法に従い、キュラストメーター(アルファテクノロジーズ社製のPREMIERMDR)を用いて、成型温度(160℃)において600秒間加硫して硬化特性を測定した。なお、測定は、硬化性ホットメルトシリコーン組成物の塊を約5g計量し、厚みが50μmのPETフィルムで挟んだ後、下側ダイスに載せ、上側ダイスが閉まった時点を測定開始とした。なお、ゴム用R型ダイスを用い、振幅角度は0.53°、振動数は100回/分、トルクレンジを最大の230kgf・cmにして測定した。測定結果としてトルク値1dNmを超えるまでに必要とする時間(ts−1)を秒の単位で読み取った。
[保存安定性]
硬化性シリコーン組成物を40℃のオーブンにて1週間エージングし、前記の方法にて、硬化特性を測定し、ts−1の値を読み取った。
25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me2ViSiO1/2)0.05(Me3SiO1/2)0.39(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂(ビニル基の含有量=1.9質量%)(以下、「Si樹脂a1」) 1.37kg
25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂(ビニル基の含有量=0質量%)(以下、「Si樹脂a2」) 5.47kg、及び、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%)(以下、「Siポリマーb」) 2.83kg、
をペール缶内でスリーワンモーターを用いて4.00kgのキシレンに溶解した。得られた溶液を、最高到達温度を230℃に設定した二軸押出機にフィードし、真空度−0.08MPaの条件でキシレン及び低分子量のオルガノポリシロキサン成分の除去を行ったところ、ホットメルト性の透明な混合物1が得られた。混合物1をずん胴ペール缶に受けてそのまま冷却し固体化させた。この混合物の揮発成分量を200℃×1時間の条件で測定したところ0.7質量%であった。
上記のSi樹脂a1、Si樹脂a2およびSiポリマーbの量を下表に示す通りに変更した他は参考例1と同様にして、混合物2〜7を得た。これらの混合物の揮発成分量を200℃×1時間の条件で測定したところ全て0.7質量%であった。
以下の実施例および比較例では、以下のオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiHシロキサンc1〜c5)を用いた。
SiHシロキサンc1: (PhSiO3/2)0.4(HMe2SiO1/2)0.6で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は3.4質量%)
SiHシロキサンc2: (HMe2SiO1/2)0.52(Me2SiO2/2)0.15(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は2.9質量%)
SiHシロキサンc3: Me3SiO(Me2SiO)37(MeHSiO)37SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は2.6質量%)
SiHシロキサンc4: Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は12.7質量%)
SiHシロキサンc5: HMe2SiO(Me2SiO)17SiMe2H
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン(大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は8.3質量%)
SiHシロキサンc6: (HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は12.8質量%)
参考例1で得られたホットメルト性の混合物1を、ずん胴ペール缶用のホットメルター(ノードソン社製のVersaPailメルター)により170℃にて二軸押出機に図2に示すライン1から9.67kg/hrの量でフィードした。
次に、
SiHシロキサンc1 0.176kg/hr、
メチルトリス−1,1−ジメチル−2−プロピニロキシシラン(沸点=245℃(1012.35hPa))本組成物全体に対して3500ppmとなる量、
からなる混合物を図2に示すライン3−aからフィードした。投入部の設定温度は150℃であった。
続いて、
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%)(=「Siポリマーb」) 0.15kg/hr、及び
白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(本組成物全体に対して白金金属として質量単位で4.0ppmとなる量)、からなる混合物を図2のライン3−bからフィードし(投入部の設定温度は80℃)、押出機内の真空度は−0.08MPaで、脱気溶融混錬を行った。
二軸押出機の出口温度は80℃とし、混合物は半固体状の軟化物の形態であり、幅330mm、125μm厚の剥離フィルム(株式会社タカラインコーポレーション社製、FL2−01)を1.0m/分の速度で搬送しながら、供給量5kg/hrとなるように、剥離フィルム上に混合物を供給し、混合物を2枚の剥離フィルム間に剥離フィルムの剥離面が混合物と接するように介装して積層体とした(以下の実施例でも同様である)。続いて、当該積層体を、90℃に温度制御されたロール間で加圧して前記の混合物を剥離フィルムの間で延伸することで、厚さ300μmの硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートが2枚の剥離フィルム間に介装された積層体を形成させ、続いて空冷により積層体全体を冷却した。当該製造装置の構成を、図2に示す。得られた積層体から剥離フィルムを剥がしたところ、泡がなく平坦で均質なタックフリーの透明な硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを得ることができ、その軟化温度は80℃であった。得られた硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートの160℃における硬化性を前述の方法にて測定したところ、そのts−1は194秒であった。この硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを40℃のオーブンにて1週間エージングして再度硬化特性を測定したところ、160℃におけるts−1は190秒であった。
得られた硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを熱プレスにより160℃にて2時間熱硬化させた。得られた硬化物を3cm×1cm×0.1cmのサイズにカットし、その温度依存の粘弾特性をレオメーター(MCR-302、Anton Paar製)により周波数1Hzにて−50℃から200℃の範囲で測定して得られた結果を図1に示す。
混合物1に代えて下表に示す参考例で得た混合物を用い、かつ、SiHシロキサンc1を下表に示すオルガノハイドロジェンポリシロキサン(フィード量)としたほかは実施例1と同様にして、泡がなく平坦で均質なタックフリーの透明な硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを得ることができた。その軟化点温度(℃)、ts−1(秒)(初期/40度−1週間保管後)を併せて表中に示す。なお、実施例8と比較例4については、メチルトリス−1,1−ジメチル−2−プロピニロキシシラン(沸点=245℃(1012.35hPa)に代えて、1−エチニル−1−シクロヘキサノール(沸点=174℃(1013.25hPa))を用いて試験した。
*阻害剤として1−エチニル−1−シクロヘキサノールを使用
25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me2ViSiO1/2)0.05(Me3SiO1/2)0.39(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂(ビニル基の含有量=1.9質量%) 32.5g、
25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂(ビニル基の含有量=0質量%) 32.5g、
及び式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 28.0g、
をフラスコ内で、15gのキシレンに溶解した。得られた混合溶液に、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は12.7質量%だった)2g、
式:
HMe2SiO(Me2SiO)17SiMe2H
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン(大気圧下100℃のオーブンにて1時間エージングした時の揮発成分量、すなわち質量減少率は8.3質量%だった)5g、
1−エチニル−1−シクロヘキサノール(沸点=174℃(1013.25hPa))本組成物全体に対して500ppmとなる量、及び
白金の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(本組成物全体に対して白金金属として質量単位で4.0ppmとなる量)
を加えて、フラスコ内で室温にて混合し、均一な液状の組成物を得た。得られた混合物をPETフィルムの上に300μmの厚みで塗布して120℃×30分間加熱してキシレンを除去したところ、フィルム状の組成物が得られたが、そのタックが強すぎて、取り扱いが困難であった。また、得られたシートからキシレン臭がしたため、この方法ではキシレンを完全に除去できないという結果になった。
本発明にかかる実施例1〜8の硬化性シリコーン組成物は、特定の構造を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用することで、硬化阻害を受けにくい組成物を得ることができる。さらにこのオルガノハイドロジェンポリシロキサンは大気圧下(とりわけ1気圧下)100℃において揮発する成分が少ないため、本発明の硬化性シリコーン組成物を調製するために原料を減圧下で溶融混錬する工程を経ても、ヒドロシリル化反応に関与する有効成分がほとんど揮発しないか、揮発したとしてもその量が少ないため、目標とする所定の特性を持った硬化性シリコーン組成物を得ることができる。また、本発明の硬化性シリコーン組成物を用いることよって、ボイドがなく、平坦で均質なタックフリーの透明な硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを300μmの厚みで生産することができた。また、実施例8の結果から、大気圧下(とりわけ1気圧下)で沸点が200℃以上の硬化遅延剤を使用することで、減圧下で硬化性シリコーン組成物の溶融混錬を行っても、遅延剤が揮発することなく、あるいは揮発量が極めて少ないことによって、良好な保存安定性を有する硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを得ることができた。これに対して、比較例1〜4のように、大気圧下100℃における揮発成分が多いオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いると、硬化性シリコーン組成物を減圧下で溶融混錬する工程で許容範囲を超えて有効成分が揮発してしまい、硬化性ホットメルトシリコーン組成物の目標とする硬化特性が得られないこと、及び本発明で用いる特定の構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いないと硬化阻害物質存在下では硬化性ホットメルトシリコーン組成物の硬化が著しく遅くなることが分かった。
2:押出機
3-a:ポンプ
3-b:ポンプ
3-c:真空ポンプ
4-a:剥離シート
4-b:剥離シート
5-a:延伸ロール(任意で温度調節機能をさらに備えてもよい)
5-b:延伸ロール(任意で温度調節機能をさらに備えてもよい)
6:冷却ロール
7:膜厚計
8:シートカッター
9:異物検査機
Claims (17)
- (A)下記の(A1)成分および(A2)成分を0:100〜90:10の質量比で含むオルガノポリシロキサン樹脂 100質量部
(A1)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂、
(A2)分子内に炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有する、それ単独ではホットメルト性を有しない25℃において固体のオルガノポリシロキサン樹脂、
(B)分子内に少なくとも2個の炭素−炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、25℃において液状の又は可塑性を有する直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサン 10〜100質量部、
(C)下記平均組成式(1):
(R4 3SiO1/2)a(R5 2SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d (1)
(式中、R4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、R5はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全R4中少なくとも2個は水素原子であり、a、b、c、及びdは、0.01≦a≦0.6、0≦b、0≦c≦0.9、0≦d≦0.9、及び、a+b+c+d=1かつc+d≧0.2の条件を満たす数である。)
で表され、大気圧下で100℃に1時間暴露した後の暴露前に対する質量減少率が10質量%以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン (硬化性シリコーン組成物全体に含まれるケイ素原子に結合したアルケニル基1個当りの、ケイ素原子に結合した水素原子の数が0.5〜20.0個となる量)、及び
(D)ヒドロシリル化反応触媒 本組成物を硬化させるのに十分な量
を含有してなり、組成物全体としてホットメルト性を有することを特徴とする硬化性シリコーン組成物。 - さらに、(E)成分として大気圧下で沸点が200℃以上のヒドロシリル化反応用硬化遅延剤を組成物の総質量に基づいて1〜5000ppm含有することを特徴とする請求項1に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 前記成分(C)が下記平均組成式(2):
(HR6 2SiO1/2)e(R6 2SiO2/2)f(SiO4/2)g (2)
(式中、R6はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された1価炭化水素基であり、e、f、及びgは、0.01≦e≦0.6、0≦f≦0.9、0.2≦g≦0.9、及びe+f+g=1の条件を満たす数である。)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
であることを特徴とする請求項1又は2に記載に硬化性シリコーン組成物。 - 前記成分(C)が下記平均組成式(3):
(HR7 2SiO1/2)h(R7 2SiO2/2)i(R8SiO3/2)j (3)
(式中、R7及びR8はそれぞれ独立に炭素数1〜12の脂肪族不飽和結合を含まない非置換の又は置換された一価炭化水素基であり、全てのR8のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、h、i、及びjは、0.01≦h≦0.6、0≦i≦0.9、0.2≦j≦0.9、及び、h+i+j=1の条件を満たす数である。)
で表されるオルガノハイドロジェンシロキサン、
であることを特徴とする請求項1又は2に記載に硬化性シリコーン組成物。 - 前記成分(A1)が、(A1−1)下記平均単位式:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e
(式中、各R1は独立して1〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中の全てのR1のうち1〜12モル%がアルケニル基であり;各R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基であり;a、b、c、d及びeは、以下を満たす数である:0.10≦a≦0.60、0≦b≦0.70、0≦c≦0.80、0≦d≦0.65、0≦e≦0.05、但し、c+d>0.20、かつa+b+c+d=1)
で表される、それ単独ではホットメルト性を有しないオルガノポリシロキサン樹脂であり、
前記成分(A2)が、(A2−1)下記平均単位式:
(R3 3SiO1/2)f(R3 2SiO2/2)g(R3SiO3/2)h(SiO4/2)i(R2O1/2)j
(式中、各R3は独立して1〜10個の炭素原子を有し、炭素−炭素二重結合を含まない一価炭化水素基;R2は水素原子又は1〜10個の炭素原子を有するアルキル基であり;f、g、h、i及びjは、以下を満たす数である:0.35≦f≦0.55、0≦g≦0.20、0≦h≦0.20、0.45≦i≦0.65、0≦j≦0.05、かつf+g+h+i=1)
で表される、それ単独ではホットメルト性を有しないオルガノポリシロキサン樹脂であり、
前記成分(B)が、(B1)下記構造式:
R4 3SiO(SiR4 2O)kSiR4 3
(式中、各R4は独立して1〜10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中のR4の少なくとも2個はアルケニル基であり、kは20〜5,000の数である)
で表される直鎖状ジオルガノポリシロキサンである、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性シリコーン組成物。 - 50〜150℃の温度範囲内で真空下溶融混錬され、さらにシート又はフィルム状に成形された、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化性シリコーン組成物からなるシート又はフィルム。
- 厚さが10〜1000μmの間である、請求項6に記載の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルム。
- 請求項6又は7に記載の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムからなる、シート又はフィルム状接着剤。
- 請求項6又は7に記載の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムからなる、シート又はフィルム状封止剤。
- 請求項6又は7に記載の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムと、
当該硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムの片面または両面に貼付された、当該硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムに対向する剥離面を備えたシート又はフィルム状基材とを有し、硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムが、剥離面を備えたシート又はフィルム状基材から剥離可能である、剥離性積層体。 - 電子部品またはその前駆体である基材と、前記基材の表面の一部又は全部に請求項6又は7に記載の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムの少なくとも一方の面が密着して形成された硬化性シリコーン組成物層とを有し、かつ前記硬化性シリコーン組成物が未硬化の状態にある積層体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物を硬化させてなる、硬化生成物。
- 請求項12に記載の硬化生成物の、半導体装置用部材または光半導体装置用部材としての使用。
- 請求項12に記載の硬化生成物を有する半導体装置または光半導体装置。
- 真空ラミネーター、真空プレス、およびコンプレッション成形から選ばれる一以上の手段により、未硬化の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムの少なくとも一方の面を電子部品またはその前駆体である基材の一部または全部と密着させることを特徴とする、請求項11に記載の積層体の製造方法。
- 請求項11に記載の積層体を加熱することにより、未硬化の硬化性シリコーン組成物を硬化させる工程を含む、硬化したシリコーン組成物層を含む積層体の製造方法。
- 真空ラミネーター、真空プレス、およびコンプレッション成形から選ばれる一以上の手段により、未硬化の硬化性シリコーン組成物シート又はフィルムの少なくとも一方の面を電子部品またはその前駆体である基材の一部または全部と密着させて積層体を形成する工程、及び前記工程中に又は前記工程の後でさらに前記積層体を加熱することを含む、硬化したシリコーン組成物層を含む積層体の製造方法。
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