JP2022042170A - 熱硬化性シリコーン組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】短時間で硬化した場合であっても、優れた接着性と耐久性を有する熱硬化性シリコーン組成物を提供すること【解決手段】(A)分子鎖両末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサンと(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するポリオルガノシロキサンと(D)硬化反応用触媒を含む、熱硬化性シリコーン組成物により、上記課題を解決する。【選択図】なし
Description
本発明は、熱硬化性シリコーン組成物に関する。より詳細には、本発明は、短時間の硬化条件で高い接着性を示す熱硬化性シリコーン組成物の発明に関する。また本発明は、該組成物を含む封止材、並びに当該封止材により封止された光半導体装置にも関する。
シリコーン組成物は、エポキシ基のような有機官能基を有する有機化合物と比較して、優れた熱及び光安定性を有することから、幅広い産業分野で利用される。ヒドロシリル化反応により硬化する硬化性シリコーン組成物は、耐熱性、耐寒性、電気絶縁性などが優れることから、電気・電子用途に幅広く使用されている。特にシリコーン組成物は、フォトカプラー、LED(発光ダイオード)、固体撮像素子等の光半導体装置を接着するために使用される。
例えば、特許文献1には、(A)一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、(B)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オルガノポリシロキサン{(A)成分中のアルケニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.5~10モルとなる量}、(C)ヒドロシリル化反応用触媒(触媒量)、(D)平均粒子径が50μm以下である略球状のシリカ微粉末{(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して200質量部以上}、および(E)平均繊維長が1,000μm以下であり、平均繊維径が30μm以下であるガラス繊維{(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して25質量部以上}から少なくともなり、(D)成分と(E)成分の合計の含有量が(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して900質量部以下である、電気・電子部品の封止あるいはポッティングのための硬化性シリコーン組成物が記載されている。
また、特許文献2には、カスタマイズ可能な官能特性を有するシリコーンエラストマー組成物であって、A)粘液性シリコーン流体と、B)シリコーンエラストマーとを含み、前記A)粘液性シリコーン流体は、(1)ヒドロシリル化反応生成物と、(2)キャリア流体とを含み、前記(1)ヒドロシリル化反応生成物は、(a)第1の直鎖オルガノポリシロキサンと、(b)第2の直鎖オルガノポリシロキサンとのヒドロシリル化反応生成物であり、前記(a)第1の直鎖オルガノポリシロキサンは、(R1R2R3SiO1/2)単位及び(R4R5SiO2/2)単位(式中、R1~R5のそれぞれは、少なくとも1つのR1~R5がアルケニル基である限り、独立して炭化水素基である)を含み、前記(a)第1の直鎖オルガノポリシロキサンは1重量%未満のT単位及びQ単位を含み、前記(a)第1の直鎖オルガノポリシロキサンの重合度は100~15,000であり、前記(b)第2の直鎖オルガノポリシロキサンは、(R6R7R8SiO1/2)単位及び(R9R10SiO2/2)単位(式中、R6~R10のそれぞれは、少なくとも1つのR6~R10が水素原子である限り、独立して炭化水素基、ポリエーテル基、シロキサン基、又はポリオール基である)を含み、前記(b)第2の直鎖オルガノポリシロキサンは1重量%未満のT単位及びQ単位を含み、前記(b)第2の直鎖オルガノポリシロキサンの重合度は4~1,000であり、前記(2)キャリア流体は、シリコーン流体、有機溶媒、有機油、及びこれらの組み合わせから選択され、前記(1)ヒドロシリル化反応生成物はアルケニル基又はSi-H官能基を含み、前記(1)ヒドロシリル化反応生成物は、前記A)粘液性シリコーン流体の100重量部当たり3~30重量部の量で存在し、前記A)粘液性シリコーン流体は、一定に増大する剪断力を加えられた際に、垂直方向に観察される増大する垂直応力を呈し、前記B)シリコーンエラストマーは、前記(1)ヒドロシリル化反応生成物とは異なる、シリコーンエラストマー組成物が記載されている。
また、特許文献3には、アルケニル基および/またはヒドロシリル基を有するポリシロキサン(a)、(a)成分とヒドロシリル化反応可能なヒドロシリル基またはアルケニル基を有する化合物(b)、および必要に応じてアルケニル基またはヒドロシリル基を1分子中に1個有する有機ケイ素化合物(a’)、とを蛍光体の存在下でヒドロシリル化反応することにより得られることを特徴とする蛍光体含有シリコーン系組成物が記載されている。
また、特許文献4には、(A)分子内に極性基を少なくとも2つ以上有する有機酸、(B)ポリシロキサン組成物、及び(C)ヒドロシリル化触媒からなる硬化性樹脂組成物が記載されている。
シリコーン組成物を、LEDのような光半導体装置の封止材に使用する場合、高い耐久性を実現するために、金属及び有機レジンのような複数の材料に接着することが必要とされる。この用途に用いられるシリコーン製品は、通常、硬化性シリコーン組成物の加熱による付加反応によって得られる。
しかしながら付加反応により硬化して得られる典型的なシリコーン製品は、接着性が低く、また、硬化のために長い時間が必要とされるという問題があった。また、従来の硬化性シリコーン組成物を短時間で硬化して得られたシリコーン製品は、高温高湿条件下で十分な耐久性が得られなかった。従って、十分な耐久性を有するシリコーン製品を得るために、硬化性シリコーン組成物を長時間にわたって硬化する必要があるという問題があった。
本発明の目的は、短時間で硬化した場合であっても、硬化物が高温高湿下で優れた接着性と耐久性を示すことができる熱硬化性シリコーン組成物を提供することである。
本発明の別の目的は、本発明の熱硬化性シリコーン組成物を含む封止材を提供することにある。また、本発明のさらに別の目的は、本発明の封止材により封止された光半導体装置を提供することにある。
上記課題を解決すべく、本件発明者は、鋭意検討した結果、驚くべきことに、分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンと、分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと、分子鎖側鎖に少なくとも2個の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を組み合わせることにより、短時間で硬化した場合であっても、十分な耐久性を有する硬化物を形成できる熱硬化性シリコーン組成物を提供できることを見出し、本発明に到達した。
したがって、本発明は、
(A)分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンと
(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと
(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個の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
(D)硬化反応用触媒
を含む、熱硬化性シリコーン組成物に関する。
(A)分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンと
(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと
(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個の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
(D)硬化反応用触媒
を含む、熱硬化性シリコーン組成物に関する。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが直鎖状であることが好ましい。
(A)成分の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンが、
構造式:R1R2 2SiO(R2 2SiO)nSiR1R2 2
(式中、R1はアルケニル基であり、R2は各々独立に、アルケニル基以外の一価の炭化水素基であり、nは5~1500の整数である)
で表されることが好ましい。
構造式:R1R2 2SiO(R2 2SiO)nSiR1R2 2
(式中、R1はアルケニル基であり、R2は各々独立に、アルケニル基以外の一価の炭化水素基であり、nは5~1500の整数である)
で表されることが好ましい。
(B)成分の分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンが、RSiO1/2で表されるシロキサン単位とRSiO4/2で表されるシロキサン単位とからなることが好ましい。
本発明はまた、本発明に係る硬化性シリコーン組成物を含む封止材にも関する。
本発明はまた、本発明に係る封止材により封止されている光半導体装置にも関する。
本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物によれば、短時間の加熱、例えば10分間の加熱により硬化し、得られた硬化物は、高湿度条件下で高い接着特性と耐久性を有する。
[熱硬化性シリコーン組成物]
本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、
(A)分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンと
(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと
(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個の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
(D)硬化反応用触媒
を含む、熱硬化性シリコーン組成物である。
本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、
(A)分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンと
(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと
(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個の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
(D)硬化反応用触媒
を含む、熱硬化性シリコーン組成物である。
以下、本発明の熱硬化性シリコーン組成物の各成分について詳細に説明する。
(A)分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサン
(A)成分は、分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンである。(A)成分は、1種の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンを含んでもよいし、2種以上の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンを組み合わせて含んでもよい。
(A)成分は、分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンである。(A)成分は、1種の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンを含んでもよいし、2種以上の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンを組み合わせて含んでもよい。
(A)成分の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンは、好ましくは、
構造式(I):R1R2 2SiO(R2 2SiO)nSiR1R2 2
で表され、ここで、式(I)中、R1はアルケニル基であり、R2は各々独立に、アルケニル基以外の一価の炭化水素基であり、nは5~1500の整数である。
構造式(I):R1R2 2SiO(R2 2SiO)nSiR1R2 2
で表され、ここで、式(I)中、R1はアルケニル基であり、R2は各々独立に、アルケニル基以外の一価の炭化水素基であり、nは5~1500の整数である。
上記式(I)のR1のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、およびドデセニル基等の炭素数が2~12個のアルケニル基が例示され、炭素数が2~6個のアルケニル基が好ましく、特に好ましくはビニル基である。
上記式(I)のR2のアルケニル基以外の一価の炭化水素基としては、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、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素数が1~12個のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素数が6~20個のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等の炭素数が7~20個のアラルキル基;これらの基の水素原子の一部または全部をフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示され、好ましくは、炭素原子数1~6のアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。
上記式(I)のnは、好ましくは10以上であり、より好ましくは25以上であり、さらに好ましくは50以上であり、優先的には、100以上であり、特に好ましくは300以上である。また、上記式(I)のnは、好ましくは1200以下であり、より好ましくは1000以下であり、より好ましくは800以下であり、優先的には750以下であり、特に好ましくは700以下である。
(A)成分のケイ素原子結合官能基全体に占めるアルケニル基の量は、特に限定されないが、例えば、ケイ素原子結合官能基全体の量に対して、0.01モル%以上であり、好ましくは0.05モル%以上であり、より好ましくは0.1モル%以上であり、さらに好ましくは、0.15モル%以上である。また、(A)成分のケイ素原子結合官能基全体に占めるアルケニル基の量は、例えば、5モル%以下であり、好ましくは3モル%以下であり、より好ましくは1モル%以下であり、さらに好ましくは0.5モル%以下である。なお、なお、アルケニル基の個数は、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)、核磁気共鳴(NMR)等の分析法、または以下の滴定法によって求めることができる。
滴定法により各成分中のアルケニル基量を定量する方法について説明する。オルガノポリシロキサン成分中のアルケニル基含有量は、ウイス法として一般的に知られる滴定方法により精度よく定量することができる。原理を下記に述べる。まずオルガノポリシロキサン原料中のアルケニル基と一塩化ヨウ素とを式(1)に示すように付加反応させる。次に式(2)に示される反応により、過剰の一塩化ヨウ素をヨウ化カリウムと反応させヨウ素として遊離させる。次に遊離したヨウ素をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する。
式(1)CH2=CH- + 2ICl → CH2I-CHCl- + ICl(過剰)
式(2)ICl+KI → I2 + KCl
滴定に要したチオ硫酸ナトリウムの量と、別途作成したブランク液との滴定量の差から、成分中のアルケニル基量を定量することができる。
式(1)CH2=CH- + 2ICl → CH2I-CHCl- + ICl(過剰)
式(2)ICl+KI → I2 + KCl
滴定に要したチオ硫酸ナトリウムの量と、別途作成したブランク液との滴定量の差から、成分中のアルケニル基量を定量することができる。
(A)成分の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンの量は、特に限定されないが、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物に含まれる全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて、好ましくは20質量%以上で含まれ、より好ましくは30質量%以上で含まれ、さらに好ましくは40質量%以上で含まれ、優先的には50質量%以上で含まれ、特に好ましくは60質量%以上で含まれる。また、(A)成分の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンは、例えば、全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて90質量%以下の量で含まれ、好ましくは80質量%以下の量で含まれ、より好ましくは75質量%以下の量で含まれ、さらに好ましくは70質量%以下の量で含まれる。
(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサン
(B)成分は、分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンである。本明細書において、レジン状オルガノポリシロキサンとは、分子構造中に分岐状または網目状構造を有するオルガノポリシロキサンを意味する。(B)成分は、1種の分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンを含んでもよいし、2種以上の分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンを組み合わせて含んでもよい。
(B)成分は、分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンである。本明細書において、レジン状オルガノポリシロキサンとは、分子構造中に分岐状または網目状構造を有するオルガノポリシロキサンを意味する。(B)成分は、1種の分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンを含んでもよいし、2種以上の分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンを組み合わせて含んでもよい。
一実施形態において、(B)成分のレジン状オルガノポリシロキサンは、その分子構造中に少なくとも1つのRSiO4/2で表されるシロキサン単位(Q単位)を含む。(B)成分のレジン状オルガノポリシロキサンは、その分子構造中に少なくとも1つのRSiO3/2で表されるシロキサン単位(T単位)を含んでも含まなくてもよいが、好ましくは含まない。本発明の特定の実施形態において、(B)成分のレジン状オルガノポリシロキサンは、RSiO1/2で表されるシロキサン単位(M単位)とRSiO4/2で表されるシロキサン単位(Q単位)とからなる、MQレジンであり得る。
(B)成分のレジン状オルガノポリシロキサンは、好ましくは、
平均単位式(II):(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
で表わされ、ここで、式(II)中、R3は各々独立に、一価の炭化水素基であり、ただし、R3のうち少なくとも2個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、0≦a<1、0≦b<1、0≦c<0.9、0≦d<0.9、及び0≦e≦0.2であり、a+b+c+d=1.0であり、かつ、c+d>0である。
平均単位式(II):(R3 3SiO1/2)a(R3 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(XO1/2)e
で表わされ、ここで、式(II)中、R3は各々独立に、一価の炭化水素基であり、ただし、R3のうち少なくとも2個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、0≦a<1、0≦b<1、0≦c<0.9、0≦d<0.9、及び0≦e≦0.2であり、a+b+c+d=1.0であり、かつ、c+d>0である。
(B)成分の上記式(II)において、R3の一価の炭化水素基としては、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、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素数が1~12個のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素数が6~20個のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等の炭素数が7~20個のアラルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等の炭素数が2~12個のアルケニル基;これらの基の水素原子の一部または全部をフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が挙げられる。R3は、好ましくは、炭素原子数1~6のアルキル基、好ましくはメチル基、及び炭素数が2~6個のアルケニル基、好ましくはビニル基から選択される。
(B)成分の式(II)において、Xは水素原子またはアルキル基である。Xのアルキル基としては、炭素数1~3のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、およびプロピル基が例示される。
(B)成分の上記式(II)において、aは、好ましくは、0.1≦a≦0.8の範囲であり、より好ましくは0.2≦a≦0.7の範囲であり、さらに好ましくは0.3≦a≦0.6の範囲である。(B)成分の上記式(II)において、bは、好ましくは、0≦b≦0.4の範囲であり、より好ましくは0≦b≦0.2の範囲であり、特に0≦b≦0.1の範囲である。(B)成分の上記式(II)において、cは、好ましくは、0≦c≦0.4の範囲であり、より好ましくは0≦c≦0.2の範囲であり、特に0≦c≦0.1の範囲である。(B)成分の上記式(II)において、dは、好ましくは、0.1≦d≦0.8の範囲であり、より好ましくは0.2≦d≦0.7の範囲であり、さらに好ましくは0.3≦d≦0.6の範囲である。
(B)成分のアルケニル基含有レジン状オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端にアルケニル基を含有する。すなわち(B)成分のアルケニル基含有レジン状オルガノポリシロキサンは、R3
3SiO1/2で表されるシロキサン単位(M単位)にアルケニル基を有し、D単位及び/又はT単位にはアルケニル基を含まない。
(B)成分のオルガノポリシロキサンの分子量は、特に限定されないが、例えば、標準ポリスチレン換算による重量平均分子量(Mw)が1,000~100,000であり得る。なお、重量平均分子量(Mw)は、例えば、GPCで測定することができる。
(B)成分の上記式(II)で表されるアルケニル基含有レジン状オルガノポリシロキサンは、一分子当たり少なくとも2個のアルケニル基を有する。(B)成分のケイ素原子結合官能基全体に占めるアルケニル基の量は、特に限定されないが、例えば、ケイ素原子結合官能基全体の量に対して、1モル%以上であり、好ましくは2モル%以上であり、より好ましくは4モル%以上であり、さらに好ましくは、6モル%以上である。また、(A)成分のケイ素原子結合官能基全体に占めるアルケニル基の量は、例えば、20モル%以下であり、好ましくは15モル%以下であり、より好ましくは12モル%以下であり、さらに好ましくは10モル%以下である。なお、なお、アルケニル基の個数は、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)、核磁気共鳴(NMR)等の分析法、または上記滴定法によって求めることができる。
(B)成分のアルケニル基含有レジン状オルガノポリシロキサンの量は、特に限定されないが、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物に含まれる全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて、好ましくは5質量%以上で含まれ、より好ましくは10質量%以上で含まれ、さらに好ましくは15質量%以上で含まれ、優先的には20質量%以上で含まれ、特に好ましくは25質量%以上で含まれる。また、(B)成分のレジン状アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、例えば、全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて80質量%以下の量で含まれ、より好ましくは70質量%以下の量で含まれ、さらに好ましくは60質量%以下の量で含まれる。
(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個の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
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、架橋剤として、(C)成分の分子鎖側鎖に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オルガノハイドロジェンポリシロキサンを含む。(C)成分は1種のみのオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いてもよく、2種以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、架橋剤として、(C)成分の分子鎖側鎖に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オルガノハイドロジェンポリシロキサンを含む。(C)成分は1種のみのオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いてもよく、2種以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを組み合わせて用いてもよい。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造としては、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状、環状、および三次元網状構造が例示され、好ましくは、直鎖状構造又は分岐鎖状構造であり、さらに好ましくは直鎖状構造である。(C)成分は1種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てもよく、2種以上の構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを組み合わせて用いてもよい。
(C)成分のケイ素原子結合水素原子は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの末端ケイ素原子以外のケイ素原子に結合する水素原子である。(C)成分中の水素原子以外のケイ素原子結合官能基としては、一価の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、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素数が1~12個のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素数が6~20個のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等の炭素数が7~20個のアラルキル基;これらの基の水素原子の一部または全部をフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が例示される。なお、(C)成分中のケイ素原子には、本発明の目的を損なわない範囲で、少量の水酸基やメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基を有していてもよい。
一実施形態において、(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、好ましくは、
構造式(III):R4 3SiO(R5 2SiO)mSiR4 3
で表され、式(III)中、R4は各々独立に、一価の炭化水素基であり、R5は一価の炭化水素基又は水素原子であり、ただし、一分子中少なくとも2個のR5は水素原子であり、mは3~200の整数である。
構造式(III):R4 3SiO(R5 2SiO)mSiR4 3
で表され、式(III)中、R4は各々独立に、一価の炭化水素基であり、R5は一価の炭化水素基又は水素原子であり、ただし、一分子中少なくとも2個のR5は水素原子であり、mは3~200の整数である。
(C)成分の上記式(III)において、R4及びR5の一価の炭化水素基としては、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、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、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、ウンデシル基、ドデシル基等の炭素数が1~12個のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等の炭素数が6~20個のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等の炭素数が7~20個のアラルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基等の炭素数が2~12個のアルケニル基;これらの基の水素原子の一部または全部をフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子で置換した基が挙げられ、好ましくは、炭素原子数1~6のアルキル基であり、より好ましくはメチル基である。
上記式(III)のmは、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上であり、さらに好ましくは20以上であり、優先的には、30以上であり、特に好ましくは40以上である。また、上記式(III)のmは、好ましくは300以下であり、より好ましくは200以下であり、より好ましくは150以下であり、優先的には100以下であり、特に好ましくは75以下である。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの量は、特に限定されないが、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物に含まれる全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて、好ましくは0.5質量%以上で含まれ、より好ましくは1質量%以上で含まれ、さらに好ましくは2質量%以上で含まれ、優先的には3質量%以上で含まれ、特に好ましくは4質量%以上で含まれる。また、(C)成分のオルガノポリシロキサンは、例えば、全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて20質量%以下の量で含まれ、好ましくは15質量%以下の量で含まれ、より好ましくは10質量%以下の量で含まれ、さらに好ましくは7質量%以下の量で含まれる。
また、別の実施形態において、(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの含有量は、例えば、熱硬化性シリコーン組成物中のケイ素原子結合アルケニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が1.0~3.0モルとなる量であり、好ましくは、1.5~2.5モルとなる量であり得る。なお、(C)成分中のケイ素原子結合水素原子の含有量は、例えば、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)、核磁気共鳴(NMR)等の分析によって求めることができる。
本発明の一実施形態において、全組成物中のケイ素原子結合官能基のすべてを基準とした場合に、組成物全体に占めるケイ素原子結合水素原子の量は、特に限定されないが、0.54モル%以上が好ましく、0.82モル%以上がより好ましい。また、本発明の別の実施形態において、本発明の熱硬化性シリコーン組成物中のオルガノポリシロキサン成分に含まれるケイ素原子結合官能基の全量を基準にして、ケイ素原子結合水素原子の量は、特に限定されないが、0.54モル%以上が好ましく、0.82モル%以上がより好ましい。
本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、(C)成分の分子鎖側鎖に少なくとも2個の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以外に、架橋剤として、分子鎖末端に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を含んでもよい。
分子鎖末端に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の分子構造としては、直鎖状、一部分岐を有する直鎖状、分岐鎖状、環状、および三次元網状構造が例示され、好ましくは、直鎖状構造又は分岐鎖状構造であり、さらに好ましくは直鎖状構造である。こうした分子鎖末端に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は、1種類のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
直鎖状の分子鎖末端に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は、好ましくは、分子鎖両末端ヒドロシリル基封鎖オルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、例えば、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体が例示される。
好ましくは、ヒドロシリル基封鎖オルガノハイドロジェンポリシロキサンの量は、特に限定されないが、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物に含まれる全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて、10質量%以下の量で含まれ、好ましくは8.0質量%以下の量で含まれ、より好ましくは4.0質量%以下の量で含まれ、さらに好ましくは好ましくは2.0質量%以下の量で存在する。
(D)硬化反応用触媒
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、(D)成分として、オルガノポリシロキサン成分を硬化するための硬化反応用触媒を含む。本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、1種類の(D)硬化反応用触媒を含んでもよいし、2種類以上の(D)硬化反応用触媒を含んでもよい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、(D)成分として、オルガノポリシロキサン成分を硬化するための硬化反応用触媒を含む。本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、1種類の(D)硬化反応用触媒を含んでもよいし、2種類以上の(D)硬化反応用触媒を含んでもよい。
(D)成分の硬化用触媒は、ヒドロシリル化による付加反応硬化型の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。
(D)成分の硬化用触媒の配合量は、本発明の熱硬化性シリコーン組成物の硬化に必要な触媒量であり、特に制限されるものではないが、例えば白金系触媒を用いた場合、この白金系触媒に含まれる白金金属量は、シリコーン組成物中に重量単位で0.01~1000ppmの範囲内となる量であることが実用上好ましく、特に、0.1~500ppmの範囲内となる量であることが好ましい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で任意成分を配合することができる。この任意成分としては、例えば、接着促進剤、シランカップリング剤、反応抑制剤、アセチレン化合物、有機リン化合物、ビニル基含有シロキサン化合物、紫外線吸収剤、増感剤、光安定化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、レベリング剤、無機充填剤、界面活性剤、粘着性付与剤、離型剤、金属石鹸、耐熱性付与剤、耐寒性付与剤、熱伝導性充填剤、難燃性付与剤、チクソ性付与剤、蛍光体、溶剤等が挙げられる。
接着促進剤
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、接着促進剤を含んでよい。好ましくは、接着促進剤は、エポキシ基もしくはアルコキシ基で官能化されたシリコーン化合物である。接着促進剤として、トリアルコキシシロキシ基(例えば、トリメトキシシロキシ基、トリエトキシシロキシ基)もしくはトリアルコキシシリルアルキル基(例えば、トリメトキシシリルエチル基、トリエトキシシリルエチル基)と、ヒドロシリル基もしくはアルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)を有するオルガノシラン、またはケイ素原子数4~20程度の直鎖状、分岐鎖状または環状のオルガノシロキサンオリゴマー;トリアルコキシシロキシ基もしくはトリアルコキシシリルアルキル基とメタクリロキシアルキル基(例えば、3-メタクリロキシプロピル基)を有するオルガノシラン、またはケイ素原子数4~20程度の直鎖状、分岐鎖状または環状のオルガノシロキサンオリゴマー;トリアルコキシシロキシ基もしくはトリアルコキシシリルアルキル基とエポキシ基結合アルキル基(例えば、3-グリシドキシプロピル基、4-グリシドキシブチル基、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、3-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピル基)を有するオルガノシランまたはケイ素原子数4~20程度の直鎖状、分岐鎖状または環状のオルガノシロキサンオリゴマー;アミノアルキルトリアルコキシシランとエポキシ基結合アルキルトリアルコキシシランの反応物、エポキシ基含有エチルポリシリケートが例示される。具体的には、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ハイドロジェントリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ジエトキシメチル(3-(オキシラニルメトキシ)プロピル)シラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランと3-アミノプロピルトリエトキシシランの反応物、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランの縮合反応物、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランの縮合反応物、トリス(3-トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが例示される。本組成物における接着促進剤は、2種類以上の上記反応物の混合物であってよく、好ましくは、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランの縮合反応物、及びジエトキシメチル(3-(オキシラニルメトキシ)プロピル)シランの混合物である。本組成物において、接着促進剤の混合物中における上記反応物の比率は、任意の比率であってよく、例えば接着促進剤の混合物中における2種類の反応物の比率は、例えば、1:10(質量)~10:1(質量)であってよく、より具体的には、2:1(質量)、1:1(質量)、もしくは1:2(質量)であってよい。本組成物において、接着促進剤の含有量は限定されないが、オルガノポリシロキサン成分の合計100質量部に対して、0.1~20質量部の範囲内であることが好ましく、さらには、0.2~10質量部の範囲内であることが好ましい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、接着促進剤を含んでよい。好ましくは、接着促進剤は、エポキシ基もしくはアルコキシ基で官能化されたシリコーン化合物である。接着促進剤として、トリアルコキシシロキシ基(例えば、トリメトキシシロキシ基、トリエトキシシロキシ基)もしくはトリアルコキシシリルアルキル基(例えば、トリメトキシシリルエチル基、トリエトキシシリルエチル基)と、ヒドロシリル基もしくはアルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)を有するオルガノシラン、またはケイ素原子数4~20程度の直鎖状、分岐鎖状または環状のオルガノシロキサンオリゴマー;トリアルコキシシロキシ基もしくはトリアルコキシシリルアルキル基とメタクリロキシアルキル基(例えば、3-メタクリロキシプロピル基)を有するオルガノシラン、またはケイ素原子数4~20程度の直鎖状、分岐鎖状または環状のオルガノシロキサンオリゴマー;トリアルコキシシロキシ基もしくはトリアルコキシシリルアルキル基とエポキシ基結合アルキル基(例えば、3-グリシドキシプロピル基、4-グリシドキシブチル基、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル基、3-(3,4-エポキシシクロヘキシル)プロピル基)を有するオルガノシランまたはケイ素原子数4~20程度の直鎖状、分岐鎖状または環状のオルガノシロキサンオリゴマー;アミノアルキルトリアルコキシシランとエポキシ基結合アルキルトリアルコキシシランの反応物、エポキシ基含有エチルポリシリケートが例示される。具体的には、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、ハイドロジェントリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ジエトキシメチル(3-(オキシラニルメトキシ)プロピル)シラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシランと3-アミノプロピルトリエトキシシランの反応物、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランの縮合反応物、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランの縮合反応物、トリス(3-トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートが例示される。本組成物における接着促進剤は、2種類以上の上記反応物の混合物であってよく、好ましくは、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランの縮合反応物、及びジエトキシメチル(3-(オキシラニルメトキシ)プロピル)シランの混合物である。本組成物において、接着促進剤の混合物中における上記反応物の比率は、任意の比率であってよく、例えば接着促進剤の混合物中における2種類の反応物の比率は、例えば、1:10(質量)~10:1(質量)であってよく、より具体的には、2:1(質量)、1:1(質量)、もしくは1:2(質量)であってよい。本組成物において、接着促進剤の含有量は限定されないが、オルガノポリシロキサン成分の合計100質量部に対して、0.1~20質量部の範囲内であることが好ましく、さらには、0.2~10質量部の範囲内であることが好ましい。
シランカップリング剤
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、シランカップリング剤を含んでよい。シランカップリング剤の具体例としては、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン化合物、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシランなどのメルカプト基含有アルコキシシラン化合物、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリメトキシシシラン、γ-(2-ウレイドエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのウレイド基含有アルコキシシラン化合物、γ-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルエチルジメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルエチルジエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルトリクロロシランなどのイソシアネート基含有アルコキシシラン化合物、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基含有アルコキシシラン化合物などのシランカップリング剤を挙げることができる。シランカップリング剤の量は、特に限定されないが、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物に含まれる全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて、2.0質量%以下の量であることが好ましい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、シランカップリング剤を含んでよい。シランカップリング剤の具体例としては、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン化合物、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシランなどのメルカプト基含有アルコキシシラン化合物、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリメトキシシシラン、γ-(2-ウレイドエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのウレイド基含有アルコキシシラン化合物、γ-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルエチルジメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルエチルジエトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルトリクロロシランなどのイソシアネート基含有アルコキシシラン化合物、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基含有アルコキシシラン化合物などのシランカップリング剤を挙げることができる。シランカップリング剤の量は、特に限定されないが、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物に含まれる全オルガノポリシロキサン成分の総質量に基づいて、2.0質量%以下の量であることが好ましい。
反応抑制剤
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、硬化反応を抑制するための反応抑制剤を含んでよい。好ましくは、反応抑制剤は、アルケン基もしくはアルキレン基で官能化された化合物である。反応抑制剤としては、1-エチニルシクロヘキサン-1-オール、2-メチル-3-ブチン-2-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、2-フェニル-3-ブチン-2-オール等のアルキンアルコール;3-メチル-3-ペンテン-1-イン、3,5-ジメチル-3-ヘキセン-1-イン等のエンイン化合物;1,1-ジメチルプロピニルオキシトリメチルシラン(メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン)、ビス(1,1-ジメチルプロピンオキシ)ジメチルシラン、ビス(1,1-ジメチルプロピンオキシ)メチルビニルシラン等のアルキンオキシシラン;その他、ベンゾトリアゾールが例示される。本組成物において、この反応抑制剤の含有量は限定されないが、オルガノポリシロキサン成分の合計100質量部に対して、0.001~5質量部の範囲内であることが好ましく、さらには、0.01~1質量部の範囲内であることが好ましい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、硬化反応を抑制するための反応抑制剤を含んでよい。好ましくは、反応抑制剤は、アルケン基もしくはアルキレン基で官能化された化合物である。反応抑制剤としては、1-エチニルシクロヘキサン-1-オール、2-メチル-3-ブチン-2-オール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール、2-フェニル-3-ブチン-2-オール等のアルキンアルコール;3-メチル-3-ペンテン-1-イン、3,5-ジメチル-3-ヘキセン-1-イン等のエンイン化合物;1,1-ジメチルプロピニルオキシトリメチルシラン(メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン)、ビス(1,1-ジメチルプロピンオキシ)ジメチルシラン、ビス(1,1-ジメチルプロピンオキシ)メチルビニルシラン等のアルキンオキシシラン;その他、ベンゾトリアゾールが例示される。本組成物において、この反応抑制剤の含有量は限定されないが、オルガノポリシロキサン成分の合計100質量部に対して、0.001~5質量部の範囲内であることが好ましく、さらには、0.01~1質量部の範囲内であることが好ましい。
耐熱性付与剤
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、耐熱性付与剤を含んでよい。耐熱性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、酸化鉄(ベンガラ)、酸化セリウム、セリウムジメチルシラノレート、脂肪酸セリウム塩、水酸化セリウム、又はジルコニウム化合物が挙げられる。耐熱性付与剤は、好ましくはセリウム含有オルガノポリシロキサンである。本組成物において、耐熱性付与剤の含有量は限定されないが、オルガノポリシロキサン成分の合計100質量部に対して、0.1~20質量部の範囲内であることが好ましく、さらには、0.2~10質量部の範囲内であることが好ましい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、耐熱性付与剤を含んでよい。耐熱性付与剤としては、特に限定されないが、例えば、酸化鉄(ベンガラ)、酸化セリウム、セリウムジメチルシラノレート、脂肪酸セリウム塩、水酸化セリウム、又はジルコニウム化合物が挙げられる。耐熱性付与剤は、好ましくはセリウム含有オルガノポリシロキサンである。本組成物において、耐熱性付与剤の含有量は限定されないが、オルガノポリシロキサン成分の合計100質量部に対して、0.1~20質量部の範囲内であることが好ましく、さらには、0.2~10質量部の範囲内であることが好ましい。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、短時間で硬化させることができ、例えば、10分未満の時間の加熱により硬化できる。本発明の熱硬化性シリコーン組成物を硬化するための加熱温度は、好ましくは、100℃超、より好ましくは150~200℃の温度である。本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、短時間で硬化した場合であっても、その硬化物が高温高湿条件下で優れた接着性と耐久性を示すことができる。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、各成分を混合することにより調製できる。各成分の混合方法は、従来公知の方法であってよく、特に限定されないが、通常、単純な攪拌により均一な混合物となる。また、混合装置を用いて混合してもよい。こうした混合装置としては特に限定がなく、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、プラネタリミキサー、ニーダーミキサー、ヘンシェルミキサー等が例示される。
[封止剤]
本発明は、本発明の熱硬化性シリコーン組成物を含む封止材にも関する。本発明の封止材は、好ましくは、光半導体用の封止材である。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、本発明の熱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材として好ましくは用いられ得る。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、本発明の熱硬化性シリコーン組成物を含む封止材にも関する。本発明の封止材は、好ましくは、光半導体用の封止材である。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、本発明の熱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材として好ましくは用いられ得る。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。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物をフィルム状またはシート状に形成する方法としては、従来公知の方法を使用でき、例えば、所定の口金を設けた押出機を通してフィルム状に押出したり、カレンダーロールを使用してポリオレフィンフィルムやポリエステルフィルムなどの有機樹脂フィルム間に挟んで均一なフィルム状としたり、40℃以下に調整したプレスでフィルム状に成型したりする方法が例示される。また、カレンダーロールを用いて有機樹脂フィルム間にラミネートして連続成型することも可能である。こうして成型したフィルム状封止材は、長尺ロール巻物からカッターや打抜器で必要な形状に切断して使用することができる。
本発明のフィルム状またはシート状の封止材の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、1μm~10mmの範囲内、または5μm~5mmの範囲内である。
本発明の封止剤によれば、本発明の熱硬化性シリコーン組成物を含むので、高温高湿下であっても優れた接着性及び耐久性を有するので、信頼性の高い半導体装置を提供できる。
[光半導体装置]
本発明の光半導体装置は、光半導体素子が上記本発明の封止材で封止されものである。換言すれば、光半導体素子が上記本発明の熱硬化性シリコーン組成物を含む封止材により封止、被覆、または接着されている。この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。
本発明の光半導体装置は、光半導体素子が上記本発明の封止材で封止されものである。換言すれば、光半導体素子が上記本発明の熱硬化性シリコーン組成物を含む封止材により封止、被覆、または接着されている。この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。
発光ダイオード(LED)は、光半導体素子の上下左右から発光が起きるので、発光ダイオード(LED)を構成する部品は、光を吸収するものは好ましくなく、光透過率が高いか、反射率の高い材料が好ましい。そのため、光半導体素子が搭載される基板も、光透過率が高いか、反射率の高い材料が好ましい。こうした光半導体素子が搭載される基板としては、例えば、銀、金、および銅等の導電性金属;アルミニウム、およびニッケル等の非導電性の金属;PPA、およびLCP等の白色顔料を混合した熱可塑性樹脂;エポキシ樹脂、BT樹脂、ポリイミド樹脂、およびシリコーン樹脂等の白色顔料を含有する熱硬化性樹脂;アルミナ、および窒化アルミナ等のセラミックスが例示される。
本発明の光半導体装置は、高温高湿下であっても優れた接着性及び耐久性を有する本発明の封止材により封止されているので、信頼性が高い。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物を以下の実施例および比較例により詳細に説明する。
以下の実施例および比較例において、下記に示す原料成分を用いた。以下でMeはメチル基を表し、Viはビニル基を表す。また、以下でエポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーンは、分子鎖両末端水酸基封鎖メチルビニルシロキサンオリゴマーと3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランの縮合反応物、及びジエトキシメチル(3-(オキシラニルメトキシ)プロピル)シランの1:1(質量)の混合物である。
(実施例1)
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:65質量%
・(Me2ViSiO1/2)11(Me3SiO1/2)34(SiO4/2)55:30質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:65質量%
・(Me2ViSiO1/2)11(Me3SiO1/2)34(SiO4/2)55:30質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
(実施例2)
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:65質量%
・(Me2ViSiO1/2)6(Me3SiO1/2)36(SiO4/2)58:30質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:65質量%
・(Me2ViSiO1/2)6(Me3SiO1/2)36(SiO4/2)58:30質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
(実施例3)
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:65質量%
・(Me2ViSiO1/2)11(Me3SiO1/2)34(SiO4/2)55:30質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・セリウム含有オルガノポリシロキサン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:65質量%
・(Me2ViSiO1/2)11(Me3SiO1/2)34(SiO4/2)55:30質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・メチル-トリス(3-メチル-1-ブチン-3-オキシ)シラン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・セリウム含有オルガノポリシロキサン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
(比較例1)
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:99.5質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:0.5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・3,5-ジメチル-1-ヘキセン-3―オール:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:99.5質量%
・Me3SiO(MeHSiO)50SiMe3:0.5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・3,5-ジメチル-1-ヘキセン-3―オール:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基及び/又はアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
(比較例2)
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:99.5質量%
・(Me2HSiO1/2)62.5(SiO4/2)37.5:0.5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・3,5-ジメチル-1-ヘキセン-3―オール:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基もしくはアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
・Me2ViSiO(Me2SiO)550SiMe2Vi:99.5質量%
・(Me2HSiO1/2)62.5(SiO4/2)37.5:0.5質量%
・白金(Pt)触媒化合物:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.005質量部
・3,5-ジメチル-1-ヘキセン-3―オール:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.05質量部
・エポキシ基もしくはアルコキシ基官能化シリコーン:上記オルガノポリシロキサン成分100質量部当たり0.5質量部
接着試験
実施例1~3及び比較例1、2の硬化性シリコーン組成物をガラス基材上に0.5g乗せ、200℃で10分間加熱することにより硬化物を得た。得られた硬化物を、85℃、湿度85%の環境下で24時間保持した後、ガラス基材とシリコーン硬化物の間での剥離の有無を確認した。実施例1~3の硬化性シリコーン組成物により得られた硬化物は、基材との界面で凝集破壊したが、比較例1、2の硬化性シリコーン組成物により得られた硬化物は、基材と材料間で界面剥離を示した。そのため、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、高温高湿下であっても、優れた接着性及び耐久性を示すことが確認できた。
実施例1~3及び比較例1、2の硬化性シリコーン組成物をガラス基材上に0.5g乗せ、200℃で10分間加熱することにより硬化物を得た。得られた硬化物を、85℃、湿度85%の環境下で24時間保持した後、ガラス基材とシリコーン硬化物の間での剥離の有無を確認した。実施例1~3の硬化性シリコーン組成物により得られた硬化物は、基材との界面で凝集破壊したが、比較例1、2の硬化性シリコーン組成物により得られた硬化物は、基材と材料間で界面剥離を示した。そのため、本発明に係る熱硬化性シリコーン組成物は、高温高湿下であっても、優れた接着性及び耐久性を示すことが確認できた。
本発明の熱硬化性シリコーン組成物は、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等の光半導体素子の封止剤、コーティング剤、あるいは接着剤として有用である。また、本発明の光半導体装置は、光学装置、光学機器、照明機器、照明装置等の光半導体装置として有用である。
Claims (6)
- (A)分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンと
(B)分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンと
(C)分子鎖側鎖に少なくとも2個の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
(D)硬化反応用触媒
を含む、熱硬化性シリコーン組成物。 - (C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが直鎖状である、請求項1に記載の熱硬化性シリコーン組成物。
- (A)成分の分子鎖両末端アルケニル基封鎖直鎖状オルガノポリシロキサンが、
構造式:R1R2 2SiO(R2 2SiO)nSiR1R2 2
(式中、R1はアルケニル基であり、R2は各々独立に、アルケニル基以外の一価の炭化水素基であり、nは5~1500の整数である)
で表される、請求項1または2に記載の熱硬化性シリコーン組成物。 - (B)成分の分子鎖末端に少なくとも2個のアルケニル基を有するレジン状オルガノポリシロキサンが、RSiO1/2で表されるシロキサン単位とRSiO4/2で表されるシロキサン単位とからなる、請求項1から3のいずれか一項に記載の熱硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の熱硬化性シリコーン組成物を含む、封止材。
- 請求項5に記載の封止材により封止されていることを特徴とする、光半導体装置。
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