JP5812993B2 - 低透湿性樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池などの低透湿性が要求される電子デバイス用の、低透湿性樹脂組成物及びその硬化物、低透湿性封止材を形成するための封止剤、低透湿性シール材を形成するためのシール剤、並びに、それらを使用した有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、及び太陽電池に関する。
有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池などの低透湿性が要求される電子デバイス用の低透湿性封止材およびシール材などに用いることのできる、低透湿性の硬化物を与える樹脂組成物が求められている。有機エレクトロルミネッセンス素子用封止剤として、脂肪族環状骨格を有するエポキシ化合物を20〜80重量部、及び、芳香族環を有するエポキシ化合物を80〜20重量部と光カチオン重合開始剤とを含有する樹脂組成物が提案されている(特許文献1参照)。具体的には、脂肪族環状骨格を有するエポキシ化合物、芳香族環を有するエポキシ化合物として、両末端にエポキシ基を有する化合物が記載されている。しかしながら、その硬化物の透湿度は、85℃85%RH条件下で55g/m2・24h以上であり、未だ満足できるものではない。
また、(A)1分子中に少なくとも2個以上のグリシジル基を有し、分子量が200〜7000のエポキシ樹脂と、(B)1分子中に少なくとも1個以上のグリシジル基を有し、分子量が20000〜100000のエポキシ樹脂と、(C)エネルギー線照射により活性化し、酸を発生する潜在性の光酸触媒と、(D)分子中にグリシジル基を含有するシランカップリング剤とを含む組成物であって、前記(A)成分100重量部に対して前記(B)成分を30〜150重量部含み、なおかつ前記(A)成分及び(B)成分の合計100重量部に対して前記(C)成分を0.1〜10重量部、前記(D)成分を0.1〜10重量部含む有機EL素子封止用光硬化性樹脂組成物が提案されている(特許文献2参照)。しかしながら、その硬化物の透湿度については検討されていない。
また、有機EL等の素子パッケージ用接着剤として、(A)エポキシ化合物、(B)ノボラック樹脂、(C)光カチオン重合開始剤、及び(D)フィラーを含有する樹脂組成物が提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、低透湿性を得るためにはフィラーが必須であり、フィラーを含まない場合にはその硬化物の透湿度は60℃90%RH条件下で60g/m2・24hと十分ではない。
特開2007−46035号公報 特開2010−126699号公報 特開2010−24364号公報
本発明の目的は、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池などの低透湿性が要求される電子デバイス用の低透湿性封止材およびシール材などとして使用できる、低透湿性に優れた硬化物を与える樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記低透湿性樹脂組成物を硬化させて得られる、低透湿性の硬化物を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、優れた低透湿性を有する低透湿性封止材およびシール材を形成する封止剤およびシール剤を提供することにある。
さらにまた、本発明の他の目的は、上記低透湿性封止材またはシール材で電子デバイスを封止またはシールすることにより、湿気の影響が低減された、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、2つ以上の反応性官能基を有する化合物に、特定構造を有し反応性官能基を1つ有する化合物を配合して重合させることにより、樹脂硬化物の架橋密度が小さくなる一方で、重合体中の前記特定構造の反応性官能基を1つ有する材料に由来する側鎖が自由体積をパッキングする効果を発現し、前記2つ以上の反応性官能基を有する樹脂のみからなる樹脂を硬化した硬化物よりも透湿度を改善でき、特に、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池などの低透湿性が要求される電子デバイス用に有用であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、1分子中に2つ以上の反応性官能基(a)を有する化合物(A)と、1分子中に1つの反応性官能基(b)を有し、分子量が50〜1000である化合物(B)と、重合開始剤(C)とを含有することを特徴とする、低透湿性が要求される電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を提供する。
上記化合物(A)及び/又は前記化合物(B)は、環状骨格を1つ以上有することが好ましい。
また、上記環状骨格は、同一又は異なって、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環であることが好ましい。
好ましくは、上記化合物(B)の含有量は、上記化合物(A)100重量部に対して、1〜1000重量部であり、さらに好ましくは10〜250重量部である。
上記電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、さらに、無機フィラー(D)を含んでいてもよい。
また、上記電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、さらに、シランカップリング剤(E)を含んでいてもよい。
好ましくは、上記重合開始剤(C)は、光若しくは熱カチオン重合開始剤又は光若しくは熱ラジカル重合開始剤である。
また、好ましくは、上記電子デバイス用低透湿性樹脂組成物における電子デバイスは、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、又は太陽電池である。
また、本発明は、上記電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を硬化してなる硬化物を提供する。
また、本発明は、上記電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を含む封止剤を提供する。
また、本発明は、上記電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を含むシール剤を提供する。
また、本発明は、上記硬化物を含む有機エレクトロルミネッセンスを提供する。
また、本発明は、上記硬化物を含む電子ペーパーを提供する。
また、本発明は、上記硬化物を含む太陽電池を提供する。
本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池などの低透湿性が要求される電子デバイス用の、透湿度が改善され、100〜200℃の耐熱性を有する硬化物を与える樹脂組成物、およびその硬化物が得られる。また、本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池などの低透湿性が要求される電子デバイス用の、優れた低透湿性を有する硬化物(封止材、シール材)を形成できる封止剤及びシール剤が得られる。本発明に係る低透湿性樹脂組成物の硬化物を含む有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、太陽電池は、湿度の影響が最小限に抑えられる。
<電子デバイス用低透湿性樹脂組成物>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、1分子中に2つ以上の反応性官能基(a)を有する化合物(A)と、1分子中に1つの反応性官能基(b)を有し、分子量が50〜1000である化合物(B)と、重合開始剤(C)とを必須成分として含有することを特徴とする。
一般に、架橋性多官能基含有樹脂材料を硬化した硬化物(樹脂硬化物)は、材料骨格に起因した固有の透湿度を有し、通常は希釈剤といわれる1官能基含有材料を上記樹脂材料に配合した場合、共重合したポリマーの架橋点距離が長くなるため、樹脂単体での透湿度よりも高くなるのが一般的である。また、樹脂硬化物は、通常、2つ以上の反応性官能基を有する樹脂に重合開始剤を配合し、熱もしくは光で重合開始剤を活性させることで架橋硬化して作製するが、水蒸気は主に材料が架橋する際に形成される自由体積から透過していくと考えられる。
本発明では、1分子中に2つ以上の反応性官能基(a)を有する化合物(A)に、1分子中に1つの反応性官能基(b)を有し、分子量が50〜1000である化合物(B)を配合して重合させることにより、樹脂硬化物の架橋密度が小さくなる一方で、重合体中の前記化合物(B)に由来するモノマー単位が、重合物の側鎖として自由体積をパッキングする効果を発現し、前記化合物(A)のみからなる樹脂を硬化した硬化物よりも透湿度を改善できる。
本発明の重合体における自由体積のパッキング構造を、以下に模式的に示す。Aを付した楕円は化合物(A)由来のモノマー単位(2官能の場合)、Bを付した楕円は化合物(B)由来のモノマー単位、両側の波線はポリマーの主鎖を示す。化合物(A)由来のモノマー単位の隙間を、化合物(B)由来のモノマー単位が埋めて、自由体積がパッキングされると考えられる。
Figure 0005812993
前記化合物(A)及び/又は前記化合物(B)(化合物(A)及び化合物(B)のいずれか一方又は両方)が、環状骨格を1つ以上有すると、重合体中の自由体積が減少しやすく、透湿度をより改善でき、好ましい。環状骨格としては、脂環式環状骨格や芳香族環状骨格が主に示されるが、脂環式環状骨格ならびに芳香族環状骨格の疎水性、さらに芳香族環状骨格ではπ−πスタッキング効果(芳香族環状骨格が積層)が相乗的に起因し、透湿度の改善に至っていると考えられる。前記化合物(A)と前記化合物(B)が共に環状骨格を有する場合、それぞれの環状骨格は、同一でも異なっていてもよい。また、化合物(A)又は化合物(B)が2つ以上の環状骨格を有する場合、複数の環状骨格は同一でも異なっていてもよい。
環状骨格としては、具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、フルオレン環などの単環又は縮合多環の芳香族環;シクロペンタン環、シクロヘキサン環、デカヒドロナフタレン環、ノルボルナン環、アダマンタン環などの単環又は多環の脂肪族環が挙げられる。なお、本明細書において、n個の環が縮合等した多環の環状骨格の数はn個とする。化合物(A)1分子中の環状骨格の数は、例えば1〜30個であり、好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜6個、特に好ましくは1〜5個である。化合物(B)1分子中の環状骨格の数は、例えば1〜10個であり、好ましくは1〜6個、さらに好ましくは1〜3個である。
化合物(A)中には、環状骨格として、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環、又はシクロヘキサン環が含まれていることが好ましい。また、化合物(B)中には、環状骨格として、ベンゼン環、又はシクロヘキサン環が含まれていることが好ましい。
<化合物(A)>
化合物(A)は、1分子中に2つ以上の反応性官能基(a)を有する化合物であれば特に限定されない。反応性官能基(a)としては、具体的には、エポキシ基、オキセタン基、ビニルエーテル基などのカチオン重合性を有する基、(メタ)アクリロイル基などのラジカル重合性を有する基などが挙げられる。ビニルエーテル基は、ラジカル重合性を有する場合もある。反応性官能基(a)としては、カチオン重合性を有する基が好ましく使用でき、さらに好ましくはエポキシ基、特に好ましくはグリシジル基である。化合物(A)1分子中の反応性官能基(a)の数は、例えば2〜30個であり、好ましくは2〜10個、さらに好ましくは2〜6個、特に好ましくは2〜3個である。複数個の反応性官能基(a)は同一であっても異なっていても良い。化合物(A)の分子量は特に制限されないが、重量平均分子量として、例えば100〜100000、好ましくは100〜50000とすることができる。化合物(A)は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
化合物(A)としては、例えば、1分子中に2つ以上のカチオン重合性官能基と、芳香族環とを有する化合物(A−1);1分子中に2つ以上のラジカル重合性官能基と、芳香族環とを有する化合物(A−2);1分子中に2つ以上のカチオン重合性官能基と、脂肪族環とを有する化合物(A−3);1分子中に2つ以上のラジカル重合性官能基と、脂肪族環とを有する化合物(A−4)等が挙げられる。
芳香族環と2つ以上のカチオン重合性官能基とを有する化合物(A−1)としては、例えば、ビフェノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェノールジグリシジルエーテルなどのベンゼン環と2つのエポキシ基を有する化合物; ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスクレゾールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテルなどの縮合環と2つのエポキシ基を有する化合物;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格含有ノボラック型エポキシ樹脂のような繰り返し単位を有するポリフェニルグリシジルエーテル類などのベンゼン環及び/又は縮合環と2以上のエポキシ基とを有する化合物;ビスフェノールFビス(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテル等の芳香族環と2つのオキセタニル基を有する化合物;ビフェノールジビニルエーテル、ビスフェノールAジビニルエーテル、ビスフェノールFジビニルエーテル、ビスフェノールFビス(2−ビニルオキシエチル)エーテル、ビスフェノールSジビニルエーテル、テトラメチルビフェノールジビニルエーテルなどのベンゼン環と2つのビニルエーテル基を有する化合物;ナフタレンジオールジビニルエーテル、ビスフェノールフルオレンジビニルエーテル、ビスクレゾールフルオレンジビニルエーテル、ビスフェノキシエタノールフルオレンジビニルエーテルなどの縮合環と2つのビニルエーテル基を有する化合物;及びこれらのハロゲン化物、又はこれらのC1-9アルキル置換体等が挙げられる。C1-9アルキル置換体におけるC1-9アルキル置換基としては、メチル、エチル、プロピル、t−ブチル基などが挙げられる。ハロゲン化物におけるハロゲンとしては、F、Cl、Brなどが挙げられる。
芳香族環と2つ以上のラジカル重合性官能基とを有する化合物(A−2)としては、例えば、ビフェノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、テトラメチルビフェノールジ(メタ)アクリレートなどのベンゼン環と2つの(メタ)アクリロイル基を有する化合物;ナフタレンジオールジ(メタ)アクリレート、ビフェノールフルオレンジ(メタ)アクリレート、ビスクレゾールフルオレンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンジ(メタ)アクリレートなどの縮合環と2つの(メタ)アクリロイル基を有する化合物;及びこれらのハロゲン化物、又はこれらのC1-9アルキル置換体等が挙げられる。C1-9アルキル置換体におけるC1-9アルキル置換基としては、メチル、エチル、プロピル、t−ブチル基などが挙げられる。ハロゲン化物におけるハロゲンとしては、F、Cl、Brなどが挙げられる。
脂肪族環と2つ以上のカチオン重合性官能基とを有する化合物(A−3)としては、例えば、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ジシクロヘキシルジグリシジルエーテル、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチル、3',4'−エポキシシクロヘキシル−3,4−エポキシシクロヘキサンなどのシクロヘキサン環と2つのエポキシ基を有する化合物;シクロヘキサン環と2つのオキセタン基を有する化合物;及び、水添ビスフェノールAジビニルエーテル、水添ビスフェノールFジビニルエーテル、水添ビスフェノールSジビニルエーテル、ジシクロヘキシルジビニルエーテルなどのシクロヘキサン環と2つのビニルエーテル基を有する化合物等が挙げられる。
脂肪族環と2つ以上のラジカル重合性官能基とを有する化合物(A−4)としては、例えば、水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールSジ(メタ)アクリレート、ジシクロヘキシルジ(メタ)アクリレートなどのシクロヘキサン環と2つの(メタ)アクリロイル基を有する化合物等が挙げられる。
また、化合物(A)としては、例えば、下記式(1)
Figure 0005812993
[式(1)中、Z1はm価の多価ヒドロキシ化合物(Z1(OH)m)からm個のOH基を除した基を示し、R1はグリシジル基、置換基を有していても良いオキセタニルメチル基、ビニル基、又は(メタ)アクリロイル基を示す。mは2以上の整数である。]
で表される化合物が挙げられる。上記Z1は環状骨格を有する基であるのが好ましい。環状骨格としては、前記例示のものが挙げられる。
m価の多価ヒドロキシ化合物Z1(OH)mとしては、ビフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどのベンゼン環を2個有する化合物、及びこれらのハロゲン化物、又はこれらのC1-9アルキル置換体;ナフタレンジオール、ビスフェノールフルオレン、ビスクレゾールフルオレン、ビスフェノキシエタノールフルオレンなどの縮合環を有する化合物、及びこれらのハロゲン化物、又はこれらのC1-9アルキル置換体;水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、水添ビスフェノールS、ジシクロヘキシルなどのシクロヘキサン環を2個有する化合物;クレゾールノボラック、フェノールノボラックなどのベンゼン環等の芳香族環を3個以上有する化合物、及びこれらのハロゲン化物、又はこれらのC1-9アルキル置換体等が挙げられる。C1-9アルキル置換体におけるC1-9アルキル置換基としては、メチル、エチル、プロピル、t−ブチル基などが挙げられる。ハロゲン化物におけるハロゲンとしては、F、Cl、Brなどが挙げられる。
また、化合物(A)としては、例えば、下記式(I)
Figure 0005812993
[式(I)中、Xは単結合又は連結基(1以上の原子を有する2価の基)を示し、上記連結基は、2価の炭化水素基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート基、アミド結合、又はこれらが複数個連結した基である]
で表される化合物が挙げられる。
上記式(I)で表される化合物において、連結基として例示される2価の炭化水素基としては、炭素数が1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基(特に2価のシクロアルキレン基)などが好ましく例示される。炭素数が1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基等が挙げられる。2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン、1,3−シクロペンチレン、シクロペンチリデン、1,2−シクロヘキシレン、1,3−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキシレン、シクロヘキシリデン基等の2価のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)などが挙げられる。
上記式(I)で表される脂環式エポキシ化合物の代表的な例としては、下記式(I−1)〜(I−7)で表される化合物などが挙げられる。上記式(I)で表される脂環式エポキシ化合物としては、例えば、セロキサイド2021P、セロキサイド2081、セロキサイド8000(ダイセル化学工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。なお、下記式中、nは、1〜30の整数を表す。これらの脂環式エポキシ化合物を用いると、硬化物の透明性やガラス転移温度の向上への影響も期待できる。
Figure 0005812993
化合物(A)としては、エポキシ基、オキセタン基、ビニルエーテル基、又は(メタ)アクリロイル基と、ベンゼン環又はシクロヘキサン環とを各2つ有する化合物が好ましい。化合物(A)としては、具体的には、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェノールジグリシジルエーテル、又はビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテルなどのベンゼン環を2〜4個有するジグリシジルエーテル;ビスフェノールFビス(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテルなどのベンゼン環を2〜4個有するジオキセタニルエーテル;ビスフェノールFジビニルエーテルなどのベンゼン環を2〜4個有するジビニルエーテル;又はビスフェノールFジ(メタ)アクリレートなどのベンゼン環を2〜4個有する(メタ)アクリレート等が好ましく使用できる。化合物(A)としては、グリシジル基とベンゼン環とを各2つ有する化合物が特に好ましい。
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物中の化合物(A)の含有量は、例えば5〜95wt%、好ましくは10〜90wt%、さらに好ましくは20〜85wt%である。化合物(A)の含有量がこのような範囲にあると、樹脂組成物の塗布性が向上し、優れた低透湿性、硬度を有する硬化物を提供できる。
<化合物(B)>
化合物(B)は、1分子中に1つの反応性官能基(b)を有し、分子量が50〜1000である。化合物(B)の分子量が50〜1000であると、硬化した場合に重合物の側鎖として自由体積をパッキングする効果を有効に発現できる。化合物(B)の分子量は、50〜500が好ましい。化合物(B)は1分子中に、例えば1つ以上、好ましくは1〜4個、さらに好ましくは2〜4個の環状骨格を有することが好ましい。複数個の環状骨格は同一であっても異なっていても良い。化合物(B)における環状骨格としては、上記化合物(A)で例示のものが挙げられる。なかでも、ベンゼン環、シクロヘキサン環が好ましい。なお、化合物(B)は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
反応性官能基(b)としては、上記反応性官能基(a)として例示のものが挙げられる。上記反応性官能基(a)がカチオン重合性官能基で有る場合には、反応性官能基(b)もカチオン重合性官能基であり、上記反応性官能基(a)がラジカル重合性官能基である場合には、反応性官能基(b)もラジカル重合性官能基であることが好ましい。反応性官能基(a)と反応性官能基(b)との組み合わせとしては、共にエポキシ基であることが好ましく、共にグリシジル基であることが特に好ましい。
化合物(B)としては、例えば、芳香族環とカチオン重合性官能基とを有する化合物(B−1);芳香族環とラジカル重合性官能基とを有する化合物(B−2);脂肪族環とカチオン重合性官能基とを有する化合物(B−3);脂肪族環とラジカル重合性官能基とを有する化合物(B−4);アルキル基とカチオン重合性官能基とを有する化合物(B−5);アルキル基とラジカル重合性官能基とを有する化合物(B−6)等が挙げられる。
芳香族環とカチオン重合性官能基とを有する化合物(B−1)としては、例えば、グリシジルフェニルエーテル、フェニルフェノールグリシジルエーテル、ジフェニルフェノールグリシジルエーテル、トリフェニルフェノールグリシジルエーテルなどのベンゼン環とエポキシ基を有する化合物;グリシジルメチルフェニルエーテル、グリシジルエチルフェニルエーテル、グリシジルプロピルフェニルエーテル、グリシジル−n−ブチルフェニルエーテル、グリシジルt−ブチルフェニルエーテルなどのアルキル置換ベンゼン環とエポキシ基を有する化合物(例えば、C1-9アルキル置換ベンゼン環とエポキシ基を有する化合物);メチルフェニルフェノールグリシジルエーテル、エチルフェニルフェノールグリシジルエーテル、プロピルフェニルフェノールグリシジルエーテル、n−ブチルフェニルフェノールグリシジルエーテル、t−ブチルフェニルフェノールグリシジルエーテルなどのアルキル置換フェニルフェノールグリシジルエーテル(例えば、C1-9アルキル置換フェニルフェノールグリシジルエーテル);ベンジル(R)−(−)−グリシジルエーテル、フェニルベンジルグリシジルエーテルなどのベンジルグリシジルエーテル化合物;フェニルビニルエーテル、フェニルフェノールビニルエーテル、フェノキシメチルビニルエーテル、(フェニルフェノキシ)メチルビニルエーテル、(2−フェノキシ)エチルビニルエーテル、(2−フェニルフェノキシ)エチルビニルエーテルなどの1又は2個のベンゼン環を有するビニルエーテル化合物;フェニルオキセタン、フェニルフェノールオキセタン、フェノキシメチルオキセタン、(フェニルフェノキシ)メチルオキセタン、(2−フェノキシ)エチルオキセタン、(2−フェニルフェノキシ)エチルオキセタンなどの1又は2個のベンゼン環を有するオキセタン化合物及びこれらのハロゲン化物等が挙げられる。上記C1-9アルキル置換基としては、メチル、エチル、プロピル、t−ブチル基などが挙げられる。
芳香族環とラジカル重合性官能基とを有する化合物(B−2)としては、例えば、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルフェノール(メタ)アクリレート、フェノキシメチル(メタ)アクリレート、(フェニルフェノキシ)メチル(メタ)アクリレート、(2−フェノキシ)エチル(メタ)アクリレート、(2−フェニルフェノキシ)エチル(メタ)アクリレートなどの1又は2個のベンゼン環と(メタ)アクリロイル基を有する化合物;及びこれらのハロゲン化物、又はこれらのC1-9アルキル置換体等が挙げられる。C1-9アルキル置換体におけるC1-9アルキル置換基としては、メチル、エチル、プロピル、t−ブチル基などが挙げられる。ハロゲン化物におけるハロゲンとしては、F、Cl、Brなどが挙げられる。
脂肪族環とカチオン重合性官能基とを有する化合物(B−3)としては、例えば、シクロヘキシルグリシジルエーテル、ジシクロヘキシルグリシジルエーテル、トリシクロヘキシルグリシジルエーテルなどのC5-20シクロアルキルグリシジルエーテル化合物;シクロヘキシルオキセタニルエーテル、ジシクロヘキシルオキセタニルエーテル、トリシクロヘキシルオキセタニルエーテルなどのC5-20シクロアルキルオキセタニルエーテル化合物;シクロヘキシルビニルエーテル、ジシクロヘキシルビニルエーテル、トリシクロヘキシルビニルエーテルなどのC5-20シクロアルキルビニルエーテル化合物等が挙げられる。
脂肪族環とラジカル重合性官能基とを有する化合物(B−4)としては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのC5-20シクロアルキル(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
アルキル基とカチオン重合性官能基とを有する化合物(B−5)としては、例えば、グリシジルメチルエーテル、グリシジルエチルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルへキシルグリシジルエーテルなどのC1-9アルキルグリシジルエーテル化合物;メチルオキセタニルエーテル、エチルオキセタニルエーテル、プロピルオキセタニルエーテル、ブチルオキセタニルエーテルなどのC1-9アルキルオキセタニルエーテル化合物;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどのC1-9アルキルビニルエーテル化合物等が挙げられる。
アルキル基とラジカル重合性官能基とを有する化合物(B−6)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートなどのC1-9アルキル(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
また、化合物(B)としては、例えば、下記式(2)
2−OR2 (2)
[式(2)中、Z2は1価のヒドロキシ化合物(Z2OH)からOH基を除した基を示し、R2は前記R1と同様である。]
で表される化合物が挙げられる。上記Z2は環状骨格を有する基であるのが好ましい。環状骨格としては、前記例示のものが挙げられる。
ヒドロキシ化合物Z2OHとしては、例えば、フェノール、フェニルフェノール、ジフェニルフェノール、トリフェニルフェノールなどのベンゼン環を1〜3個有するフェノール類;メチルフェノール、エチルフェノール、プロピルフェノール、n−ブチルフェノール、t−ブチルフェノールなどのアルキル置換フェノール(例えば、C1-9アルキル置換フェノール);メチルフェニルフェノール、エチルフェニルフェノール、プロピルフェニルフェノール、n−ブチルフェニルフェノール、t−ブチルフェニルフェノールなどのアルキル置換フェニルフェノール(例えば、C1-9アルキル置換フェニルフェノール);メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルキルアルコール(例えば、C1-9アルキルアルコール);ベンジルアルコール、フェニルベンジルアルコールなどのベンジルアルコール類;シクロヘキシルアルコール、ジシクロヘキシルアルコール、トリシクロヘキシルアルコールなどの脂肪族環を有するアルコール類;及びこれらのハロゲン化物等が挙げられる。上記C1-9アルキル置換基としては、メチル、エチル、プロピル、t−ブチル基などが挙げられる。ハロゲン化物におけるハロゲンとしては、F、Cl、Brなどが挙げられる。
化合物(B)としては、エポキシ基、オキセタン基、ビニルエーテル基、又は(メタ)アクリロイル基と、ベンゼン環又はシクロヘキサン環とを有する化合物が好ましい。化合物(B)としては、具体的には、グリシジルフェニルエーテル、又はo−フェニルフェノールグリシジルエーテルなどのベンゼン環を1〜2個有するグリシジルエーテル;2−(フェニルフェノキシ)エチル(メタ)アクリレートなどのベンゼン環を1〜2個有する(メタ)アクリレート等が好ましい。
化合物(B)の含有量は、前記化合物(A)100重量部に対して、1〜1000重量部であることが好ましく、さらに好ましくは10〜250重量部である。化合物(B)の含有量がこのような範囲にあると、重合物(硬化物)の自由空間(自由体積)を効果的にパッキングすることができ、低透湿性のより優れた重合物を得ることができる。
化合物(A)と化合物(B)の好ましい組み合わせとしては、例えば、化合物(A)が環状骨格を2個有し、化合物(B)が環状骨格を1個有している組み合わせ、化合物(A)が環状骨格を2個有し、化合物(B)が環状骨格を2個有している組み合わせ、化合物(A)が環状骨格を5個有し、化合物(B)が環状骨格を1個有している組み合わせ、化合物(A)が環状骨格を5個有し、化合物(B)が環状骨格を2個有している組み合わせが挙げられる。このような組み合わせとすることにより、より低透湿性に優れた硬化物を与える電子デバイス用低透湿性樹脂組成物が得られる。このような組み合わせにおいては、硬化物中の自由体積のパッキングがより効果的に行われるためと考えられる。
特に、本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物において、化合物(A)が環状骨格を2個有し、化合物(B)が環状骨格を1個有している組み合わせの場合の、化合物(B)の含有量は、特に限定されないが、硬化物の透湿性を効果的に低下させる観点で、化合物(A)100重量部に対して、1〜250重量部が好ましく、より好ましくは10〜200重量部、さらに好ましくは20〜150重量部、特に好ましくは25〜100重量部である。
また、本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物において、化合物(A)が環状骨格を2個有し、化合物(B)が環状骨格を2個有している組み合わせの場合の、化合物(B)の含有量は、特に限定されないが、硬化物の透湿性を効果的に低下させる観点で、化合物(A)100重量部に対して、1〜350重量部が好ましく、より好ましくは10〜250重量部、さらに好ましくは20〜200重量部、特に好ましくは30〜150重量部である。
化合物(A)と化合物(B)の好ましい組み合わせとしては、具体的には、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとグリシジルフェニルエーテルとの組み合わせ、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとo−フェニルフェノールグリシジルエーテルとの組み合わせなどが挙げられる。ビスフェノールFジグリシジルエーテルとグリシジルフェニルエーテルとを組み合わせる場合、化合物(B)としてのグリシジルフェニルエーテルの含有量は、化合物(A)としてのビスフェノールFジグリシジルエーテル100重量部に対して、1〜90重量部であることが特に好ましい。また、ビスフェノールFジグリシジルエーテルとo−フェニルフェノールグリシジルエーテルとを組み合わせる場合、化合物(B)としてのo−フェニルフェノールグリシジルエーテルの含有量は、化合物(A)としてのビスフェノールFジグリシジルエーテル100重量部に対して、1〜250重量部であることが好ましい。
<重合開始剤(C)>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物には重合開始剤(C)が含まれる。重合開始剤(C)としては特に限定されず、周知慣用の重合開始剤を使用することができるが、光若しくは熱カチオン重合開始剤又は光若しくは熱ラジカル重合開始剤を好ましく使用できる。重合開始剤は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<光カチオン重合開始剤>
光カチオン重合開始剤としては、例えば、サイラキュアUVI−6970、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6990、サイラキュアUVI−950(以上、米国ユニオンカーバイド社製、商品名)、イルガキュア250、イルガキュア261、イルガキュア264(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、SP−150、SP−151、SP−170、オプトマーSP−171(以上、旭電化工業株式会社製、商品名)、CG−24−61(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、DAICATII(ダイセル化学工業(株)製、商品名)、UVAC1590、UVAC1591(ダイセル・サイテック(株)製、商品名)、CI−2064、CI−2639、CI−2624、CI−2481、CI−2734、CI−2855、CI−2823、CI−2758、CIT−1682(以上、日本曹達(株)製品、商品名)、PI−2074(ローディア社製、商品名、ペンタフルオロフェニルボレートトルイルクミルヨードニウム塩)、FFC509(3M社製品、商品名)、BBI−102、BBI−101、BBI−103、MPI−103、TPS−103、MDS−103、DTS−103、NAT−103、NDS−103(ミドリ化学(株)製、商品名)、CD−1010、CD−1011、CD−1012(米国、Sartomer社製、商品名)、CPI−100P、CPI−101A(サンアプロ(株)製、商品名)などの市販品に代表されるジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩、オキソニウム塩、アンモニウム塩等を使用できる。
<熱カチオン重合開始剤>
熱カチオン重合開始剤としては、例えば、サンエイドSI−45、同左SI−47、同左SI−60、同左SI−60L、同左SI−80、同左SI−80L、同左SI−100、同左SI−100L、同左SI−110L、同左SI−145、同左SI−150、同左SI−160、同左SI−110L、同左SI−180L(以上、三新化学工業(株)製品、商品名)、CI−2921、CI−2920、CI−2946、CI−3128、CI−2624、CI−2639、CI−2064(以上、日本曹達(株)社製品、商品名)、PP−33、CP−66、CP−77(旭電化工業社製品、商品名)、FC−509、FC−520(3M社製品、商品名)などに代表されるジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩、オキソニウム塩、アンモニウム塩等を使用できる。さらに、アルミニウムやチタンなどの金属とアセト酢酸若しくはジケトン類とのキレート化合物とトリフェニルシラノール等のシラノールとの化合物、又は、アルミニウムやチタンなどの金属とアセト酢酸若しくはジケトン類とのキレート化合物とビスフェノールS等のフェノール類との化合物であってもよい。
光若しくは熱カチオン重合開始剤の使用量としては、例えば、電子デバイス用低透湿性樹脂組成物中に含有する化合物(A)と化合物(B)とを含む全重合性化合物100重量部に対して、例えば0.01〜15重量部、好ましくは0.01〜12重量部、特に好ましくは0.05〜10重量部、最も好ましくは0.1〜10重量部程度である。この範囲内で使用することにより、低透湿性に優れた硬化物を得ることができる。
<硬化促進剤>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、重合性化合物が光若しくは熱カチオン重合開始剤により硬化する際に、硬化速度を促進する機能を有する硬化促進剤を含んでいても良い。硬化促進剤としては、周知慣用の硬化促進剤を使用することができ、例えば、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、及びその塩(例えば、フェノール塩、オクチル酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、ギ酸塩、テトラフェニルボレート塩);1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)、及びその塩(例えば、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、4級アンモニウム塩、ヨードニウム塩);ベンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミンなどの3級アミン;2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール;リン酸エステル、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類;テトラフェニルホスホニウムテトラ(p−トリル)ボレートなどのホスホニウム化合物;オクチル酸スズ、オクチル酸亜鉛などの有機金属塩;金属キレートなどが挙げられる。これらは単独で又は、2種以上を混合して使用することができる。
また、硬化促進剤として、U−CAT SA 506、U−CAT SA 102、U−CAT 5003、U−CAT 18X、12XD(開発品)(いずれもサンアプロ(株)製)、TPP−K、TPP−MK(いずれも北興化学工業(株)製)、PX−4ET(日本化学工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
硬化促進剤の使用量としては、例えば、電子デバイス用低透湿性樹脂組成物中に含有する全重合性化合物100重量部に対して、例えば0.05〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部、特に好ましくは0.2〜3重量部、最も好ましくは0.25〜2.5重量部程度である。硬化促進剤の使用量が0.05重量部を下回ると、硬化促進効果が不十分となる場合があり、一方、硬化促進剤の使用量が5重量部を上回ると、硬化物が着色して色相が悪化する場合がある。
<光ラジカル重合開始剤>
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノンベンジル、ベンジルジメチルケトン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ジメトキシアセトフェノン、ジメトキシフェニルアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ジフェニルジサルファイト、オルトベンゾイル安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬(株)製 カヤキュアEPA等)、2,4−ジエチルチオキサンソン(日本化薬(株)製 カヤキュアDETX等)、2−メチル−1−[4−(メチル)フェニル]−2−モルホリノプロパノン−1(チバガイギ−(株)製 イルガキュア907等)、2−ジメチルアミノ−2−(4−モルホリノ)ベンゾイル−1−フェニルプロパン等の2−アミノ−2−ベンゾイル−1−フェニルアルカン化合物、テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、ベンジル、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、4,4−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゼン誘導体、2,2'−ビス(2−クロロフェニル)−4,5,4',5'−テトラフェニル−1,2'−ビイミダゾ−ル(保土谷化学(株)製 B−CIM等)等のイミダゾール化合物、2,6−ビス(トリクロロメチル)−4−(4−メトキシナフタレン−1−イル)−1,3,5−トリアジン等のハロメチル化トリアジン化合物、2−トリクロロメチル−5−(2−ベンゾフラン2−イル−エテニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチルオキサジアゾール化合物などが挙げられる。これらの光ラジカル重合開始剤は単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。また、必要に応じて光増感剤を加えることができる。光ラジカル重合開始剤としては、感度及び耐薬品性等の観点から、イミダゾール化合物とアミノベンゼン誘導体の組合せ、2−アミノ−2−ベンゾイル−1−フェニルアルカン化合物、ハロメチル化トリアジン化合物、ハロメチルオキサジアゾール化合物などが好ましい。
<熱ラジカル重合開始剤>
熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物類が挙げられる。有機過酸化物類としては、ジアルキルパーオキサイド、アシルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシエステル等を使用することができる。有機過酸化物の具体例としては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサネート、2,5−ジメチルー2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)パーオキシヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジーt−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチルー2,5−ジブチルパーオキシヘキサン、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジーt−ブチルパーオキシジーイソプロピルベンゼン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシー2−エチルヘキサノエート等が挙げられる。
さらに、上記熱ラジカル重合開始剤とともに、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸亜鉛、オクテン酸コバルト等のナフテン酸やオクテン酸のコバルト、マンガン、鉛、亜鉛、バナジウムなどの金属塩を併用することができる。同様に、ジメチルアニリン等の3級アミンも使用することができる。
光若しくは熱ラジカル重合開始剤は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を任意の割合で混合して使用してもかまわない。その使用量は、通常、樹脂組成物100重量部に対し、例えば0.1重量部〜5重量部であり、好ましくは0.5重量部〜4重量部である。
<無機フィラー(D)>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、さらに、無機フィラー(D)を含んでいてもよい。無機フィラー(D)としては、特に限定されないが、シリカ、アルミナ、マイカ、合成マイカ、タルク、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、カオリン、ベントナイト、珪藻土、窒化ホウ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、ガラスビーズ、ガラス繊維、グラファイト、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、セルロースなどが挙げられる。無機フィラー(D)は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
これらの無機フィラー(D)は、例えば国際公開第96/31572号に記載されている火炎加水分解法や、火炎熱分解法、プラズマ法等の公知の方法で製造することができる。好ましい無機フィラー(D)としては、安定化されたコロイド状無機粒子のナノ分散ゾル類等を用いることができ、市販品としては、BAYER社製のシリカゾル、Goldschmidt社製のSnO2ゾル類、MERCK社製のTiO2ゾル類、Nissan Chemicals社製のSiO2、ZrO2、Al23およびSb23ゾルまたはDEGUSSA社製のAerosil分散物類などの市販品が入手可能である。
無機フィラー(D)は、表面の改質によりこれらの粘度挙動を変化させることができる。粒子の表面改質は、公知の表面改質剤を用いて行うことができる。このような表面改質剤としては、例えば、無機フィラー(D)の表面に存在する官能基と共有結合や錯形成等の相互作用が可能な化合物や、重合体マトリックスと相互作用可能な化合物を用いることができる。このような表面改質剤としては、例えば、分子内にカルボキシル基、(第1級、第2級、第3級)アミノ基、4級アンモニウム基、カルボニル基、グリシジル基、ビニル基、(メタ)アクリロキシ基、メルカプト基等の官能基を有する化合物等を用いることができる。このような表面改質剤としては、通常、標準温度および圧力条件下で液体であり、分子内の炭素数が例えば15以下、好ましくは10以下、特に好ましくは8以下の低分子有機化合物で構成される。前記低分子有機化合物の分子量は、例えば500以下、好ましくは350以下、特に200以下である。
好ましい表面改質剤としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、クエン酸、アジピン酸、コハク酸、グルタル酸、シュウ酸、マレイン酸およびフマル酸などの炭素数1〜12の飽和または不飽和モノおよびポリカルボン酸類(好ましくは、モノカルボン酸類);及びこれらのエステル類(好ましくはメタクリル酸メチル等のC1〜C4アルキルエステル類);アミド類;アセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、3,5−ヘプタンジオン、アセト酢酸およびC1〜C4アルキルアセト酢酸類などのβ−ジカルボニル化合物等が挙げられる。また、特に限定されないが、公知慣用のシランカップリング剤を表面改質剤として使用することもできる。
無機フィラー(D)の粒径は、通常0.01nm〜200μm程度、好ましくは0.1nm〜100μm、特に0.1nm〜50μm程度である。
無機フィラー(D)の含有量は、化合物(A)および化合物(B)の合計含有量を100重量部とすると、1〜2000重量部であることが好ましく、さらに好ましくは10〜1000重量部である。また、電子デバイス用低透湿性樹脂組成物の全量に対する、無機フィラー(D)の含有量は、例えば5〜95wt%、好ましくは10〜90wt%である。
<シランカップリング剤(E)>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、基板等の被接着体との接着性を向上させるために、さらに、シランカップリング剤(E)を含んでいてもよい。シランカップリング剤(E)は特に限定されず、公知慣用のシランカップリング剤を使用できる。シランカップリング剤(E)としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(メトキシエトキシシラン)、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、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メチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、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、p−スチリルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−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、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等の水溶液中で比較的安定なものの中から選ばれる。
シランカップリング剤(E)の使用量は、無機フィラー(D)の含有量100重量部に対して0.1〜20重量部程度であるのが好ましく、より好ましくは0.3〜8重量部であり、さらに好ましくは0.5〜5重量部の範囲である。0.1重量部未満では、シランカップリング剤(E)による樹脂の架橋効果が乏しく、したがって緻密な膜が得られず、また金属基材へのカップリング効果が乏しく、密着性が劣り、望ましい耐アルカリ性と防錆力が得られにくい。20重量部より多い場合は、加水分解による耐水、耐アルカリ性等諸性能の低下が著しく、造膜性に問題が生じ、また経済性の点でも不利となりやすい。
<他の添加剤>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物には、所望により、重合禁止剤、酸化防止剤、光安定剤、可塑剤、レベリング剤、消泡剤、顔料、有機溶剤、紫外線吸収剤、イオン吸着体、顔料、蛍光体、離型剤などの慣用の添加剤を使用することができる。
<電子デバイス用低透湿性樹脂組成物の製造法>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は上記各成分を均一に混合することにより得られる。本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を得るには、各成分を自公転式攪拌脱泡装置、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、3本ロールミル、ビーズミル等の一般的に知られる混合用機器を使用してなるべく均一になるように、攪拌、溶解、混合、分散等を行うことが望ましい。
<硬化物>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、光若しくは熱により硬化させることができる。光により硬化させる場合、例えば、水銀ランプ等で1000mJ/cm2以上の光照射を行うことができる。また、熱により硬化させる場合、例えば温度50〜200℃、好ましくは50〜190℃、さらに好ましくは50〜180℃で、例えば硬化時間10〜600分、好ましくは10〜480分、さらに好ましくは15〜360分の条件で硬化させることができる。硬化温度と硬化時間が上記範囲の下限値より低い場合は、硬化が不十分となり、逆に上記範囲上限値より高い場合、樹脂成分の分解が起きる場合があるので、何れも好ましくない場合がある。硬化条件は種々の条件に依存するが、硬化温度が高い場合は硬化時間を短く、硬化温度が低い場合は硬化時間を長くする等、適宜調整することができる。本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を硬化させることにより低透湿性に優れた硬化物が得られる。
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を硬化してなる硬化物は、低透湿性であって、防湿性に優れている。硬化物の透湿度は、JIS L1099およびJIS Z0208に準じて、厚み100μmに調整した樹脂硬化物の透湿量を、60℃90%RH条件下で測定することにより得ることができる。本発明の硬化物は、上記の方法で測定した透湿度が、例えば50g/m2・atm・day以下(例えば、0〜50g/m2・atm・day)であり、好ましくは30g/m2・atm・day以下(例えば、0〜30g/m2・atm・day)であり、さらに好ましくは25g/m2・atm・day以下(例えば、0〜25g/m2・atm・day)である。また、無機フィラー(D)を加えることにより、透湿度を、例えば20g/m2・atm・day以下(例えば、0〜20g/m2・atm・day)、特に好ましくは15g/m2・atm・day以下(例えば、0〜15g/m2・atm・day)と、さらに向上させることができる。
<有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、又は太陽電池>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物における電子デバイスとしては、好ましくは有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、又は太陽電池が挙げられる。本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物によれば、これらの電子デバイスにおける、湿度の影響を最小限にすることができる。
<封止材、シール材>
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物の硬化物は、水蒸気バリア性に優れ、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、又は太陽電池などの低透湿性を必要とする電子部品用の、封止材、シール材などとして使用できる。具体的には、本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を必須成分として含む封止剤、本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を必須成分として含むシール剤を硬化させることにより、低透湿性の封止材、シール材を形成することができる。硬化の際の条件は、上述の硬化物を得る際の条件を採用できる。また、本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、接着剤としても使用できる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例1〜8、及び10〜16は、参考例とする。
製造例1
[水添ビスフェノールAジビニルエーテルの合成]
Dean&Stark付き冷却管、撹拌器、及び温度計を備え付けた2Lの4口フラスコに、炭酸ナトリウム(31.8g、300.0mmol)、トルエン(537.2g)、プロピオン酸ビニル(199.9g、2.00mol)、水添ビスフェノールA(62.0g、257.7mmol)、及び[IrCl(cod)]2(5.04g、7.50mmol)を加え、130℃のオイルバスにつけて加熱還流した。反応進行によって生成してくる水を反応系外に抜きながら、4時間攪拌した。その後、反応液を室温にまで放冷し、水を加え分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸マグネシウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これを減圧蒸留で精製し(160℃、30Pa)、下記式(3)で表される水添ビスフェノールAジビニルエーテルを無色透明液体として71.6g(収率95%、純度99%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ0.72−0.76(m,6H)、1.01−1.46(m,12H)、1.70−1.76(m,3H)、2.00−2.12(m,3H)、3.60−3.66(m,1H)、3.97−4.04(m,3H)、4.27−4.30(d,J=15.0Hz,2H)、6.31−6.34(m,2H)
Figure 0005812993
製造例2
[(2−フェニルフェノキシ)エチルビニルエーテルの合成]
冷却管、撹拌器、及び温度計を備え付けた2Lの4口フラスコに水素化ナトリウム(55% in mineral oil)(15.4g、352.9mmol)、及びDMSO(510.6g)を入れ、0℃に冷却した後、ここに、o−フェニルフェノール(50.6g、297.3mmol)をDMSO(191.0g)に溶解させた溶液を滴下した。その後、60℃のオイルバスにつけ、2−クロロエチルビニルエーテル(38.2g、358.5mmol)をDMSO(61.4g)に溶解させた溶液を滴下した。反応液を6時間攪拌後、0℃に冷却してからゆっくり水を滴下してクエンチし、分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサン/酢酸エチル=10/1)、下記式(4)で表される(2−フェニルフェノキシ)エチルビニルエーテルを無色透明液体として55.5g(収率:78%、純度98%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ3.96(t,J=5.0Hz,2H)、4.17−4.21(m,3H)、6.44(dd,J=14.1,6.5Hz,1H)、6.98−7.01(m,1H)、7.04−7.07(m,1H)、7.28−7.41(m,6H)、7.56−7.57(m,2H)
Figure 0005812993
製造例3
[ビスフェノールFビス(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテルの合成]
冷却管、撹拌器、温度計を備え付けた1Lの4口フラスコに水素化ナトリウム(55% in mineral oil)(13.5g、309.4mmol)、DMSO(295.0g)を入れ、0℃に冷却した後、ここに、ビスフェノールF(25.8g、128.9mmol)をDMSO(104.1g)に溶解させた溶液を滴下した。その後、80℃のオイルバスにつけ、メタンスルホン酸3−エチル−3−オキセタンメチル(50.0g、257.4mmol)をDMSO(100.6g)に溶解させた溶液を滴下した。反応液を4時間攪拌後、0℃に冷却してからゆっくり水を滴下してクエンチし、分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸マグネシウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサン/酢酸エチル=2/1→1/1)、下記式(5)で表されるビスフェノールFビス(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテルを無色透明液体として38.5g(収率:75%、純度:95%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ0.85−0.94(m,6H)、1.78−1.89(m,4H)、3.87−3.96(m,2H)、4.03−4.05(m,4H)、4.38−4.57(m,8H)、6.81−7.23(m,8H)
Figure 0005812993
製造例4
[1,1’−ビフェニル−2−イル(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテルの合成]
冷却管、撹拌器、温度計を備え付けた1Lの4口フラスコに水素化ナトリウム(55% in mineral oil)(6.8g、154.7mmol)、及びDMSO(145.0g)を入れ、0℃に冷却した後、ここに、o−フェニルフェノール(21.9g、128.7mmol)をDMSO(104.1g)に溶解させた溶液を滴下した。その後、80℃のオイルバスにつけ、メタンスルホン酸3−エチル−3−オキセタンメチル(25.0g、128.9mmol)をDMSO(50.3g)に溶解させた溶液を滴下した。反応液を5時間撹拌後、0℃に冷却してからゆっくり水を滴下してクエンチし、分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸マグネシウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサン/酢酸エチル=2/1→1/1)、下記式(6)で表される1,1’−ビフェニル−2−イル(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテルを無色透明液体として29.4g(収率:85%、純度:98%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ0.85(t,J=7.6Hz,3H)、1.75(m,2H)、4.10(s,2H)、4.40(d,J=6.1Hz,2H)、4.50(d,J=6.1Hz,2H)、7.10−7.25(m,2H)、7.31−7.42(m,5H)、7.51(d,J=7.6Hz,2H)
Figure 0005812993
製造例5
[ビスフェノールFジビニルエーテルの合成]
Dean&Stark付き冷却管、撹拌器、及び温度計を備え付けた2Lの4口フラスコに、炭酸ナトリウム(31.8g、300.0mmol)、トルエン(537.2g)、プロピオン酸ビニル(199.9g、2.00mol)、ビスフェノールF(51.6g、257.7mmol)、及び[IrCl(cod)]2(5.04g、7.50mmol)を加え、130℃のオイルバスにつけ加熱還流した。反応進行によって生成してくる水を反応系外に抜きながら4時間撹拌した。その後、反応液を室温にまで放冷し、水を加え分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸マグネシウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これを減圧蒸留で精製し(142℃、30Pa)、下記式(7)で表されるビスフェノールFジビニルエーテルを無色透明液体として63.0g(収率97%、純度99%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ3.90−4.01(m,2H)、4.36−4.40(m,2H)、4.63−4.74(m,2H)、6.57−6.63(m,2H)、6.93−7.00(m,4H)、7.10−7.21(m,4H)
Figure 0005812993
製造例6
[o−フェニルフェノールビニルエーテルの合成]
Dean&Stark付き冷却管、撹拌器、及び温度計を備え付けた2Lの4口フラスコに炭酸ナトリウム(18.9g、178.3mmol)、トルエン(557.2g)、プロピオン酸ビニル(267.5g、2.67mol)、o−フェニルフェノール(50.0g、293.7mmol)、及び[IrCl(cod)]2(3.02g、4.50mmol)を加え、130℃のオイルバスにつけ加熱還流した。反応進行によって生成してくる水を反応系外に抜きながら4時間撹拌した。その後、反応液を室温にまで放冷し水を加え、分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸マグネシウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これをクーゲルロール減圧蒸留で精製し(240℃、50Pa)、下記式(8)で表されるo−フェニルフェノールビニルエーテルを無色透明液体として52.3g(収率:91%、純度:99%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ4.33(d,J=6.1Hz,1H)、4.59(d,J=13.8Hz,1H)、6.56(dd,J=13.8,6.1Hz,1H)、7.10(d,J=7.6Hz,1H)、7.18(t,J=7.6Hz,1H)、7.31−7.35(m,2H)、7.39−7.42(m,3H)、7.51(d,J=7.6Hz,2H)
Figure 0005812993
製造例7
[ビスフェノールFビス(2−ビニルオキシエチル)エーテルの合成]
冷却管、撹拌器、及び温度計を備え付けた2Lの4口フラスコに、水素化ナトリウム(55% in mineral oil)(30.8g、705.8mmol)、及びDMSO(509.4g)を入れ、0℃に冷却して、ここに、ビスフェノールF(50.2g、250.7mmol)をDMSO(171.6g)に溶解させた溶液を滴下した。その後、60℃のオイルバスにつけ、2−クロロエチルビニルエーテル(58.6g、550.0mmol)をDMSO(46.0g)に溶解させた溶液を滴下した。反応液を4時間撹拌後、0℃に冷却してからゆっくり水を滴下してクエンチし、分液ロートに移した。水層を酢酸エチルで抽出し、有機層に飽和食塩水を加え洗浄した。その後、有機層を分け、無水硫酸ナトリウムで脱水した後、溶媒を留去して液状の粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し(ヘキサン/酢酸エチル=10/1)、下記式(9)で表されるビスフェノールFビス(2−ビニルオキシエチル)エーテルを白色固体として37.5g(収率44%、純度99%)得た。
1H−NMR(500MHz,CDCl3):δ3.85−4.05(m,6H)、4.14−4.16(m,4H)、4.22−4.25(m,2H)、6.47−6.54(m,2H)、6.80−6.89(m,2H)、7.06−7.09(m,4H)、7.12−7.16(m,4H)
Figure 0005812993
実施例1
ビスフェノールFジグリシジルエーテル(商品名RE−303S;日本化薬(株)製)69.3重量部、グリシジルフェニルエーテル(商品名G0098;東京化成工業(株)製)29.7重量部、PI−2074 1重量部を、自公転式攪拌脱泡装置(型式AR−250;(株)シンキー製)内に投入し、攪拌、溶解、混合、分散を行い、樹脂組成物を調液した。
実施例2〜4
表1に示した化合物(A)、化合物(B)、重合開始剤(C)、及び無機フィラー(D)を、表1に示した量使用し、実施例1と同様に樹脂組成物を調液した。なお、無機フィラー(D)としてのシリカについては、商品名アドマファインSC4500((株)アドマテックス製)をシランカップリング剤(商品名KBM−403;信越化学工業(株)製)により表面改質したものを使用した。また、無機フィラー(D)としてのタルクについては、商品名MSTハイタルク;竹原化学工業(株)製を使用した。
実施例5
化合物(B)として、グリシジルフェニルエーテルの代わりにo−フェニルフェノールグリシジルエーテル(商品名SY−OPG;阪本薬品工業(株)製)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例6〜8
表1に示した化合物(A)、化合物(B)、重合開始剤(C)、無機フィラー(D)を、表1に示した量使用し、実施例5と同様に樹脂組成物を調液した。なお、無機フィラー(D)としてのシリカについては、商品名アドマファインSC4500((株)アドマテックス製)をシランカップリング剤(商品名KBM−403;信越化学工業(株)製)により表面改質したものを使用した。
実施例9
化合物(A)として、ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりに上記式(I−3)で表される3,4,3’,4’−ジエポキシビシクロヘキシル(商品名「セロキサイド8000」、ダイセル化学工業(株)製)を使用し、各成分の配合量を表1のように変更したこと以外は実施例5と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例10
化合物(A)として、ビスフェノールFジグリシジルエーテルの代わりに製造例1で得られた水添ビスフェノールAジビニルエーテル(式(3))を使用し、化合物(B)として、グリシジルフェニルエーテルの代わりに製造例2で得られた(2−フェニルフェノキシ)エチルビニルエーテル(式(4))を使用し、化合物(C)として、PI−2074の代わりにSI−60を使用し、各成分の配合量を表1のように変更したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例11
化合物(A)として、製造例1で得られた水添ビスフェノールAジビニルエーテルの代わりに製造例3で得られたビスフェノールFビス(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテル(式(5))を使用し、化合物(B)として、製造例2で得られた(2−フェニルフェノキシ)エチルビニルエーテルの代わりに製造例4で得られた1,1’−ビフェニル−2−イル(3−エチルオキセタン−3−イルメチル)エーテル(式(6))を使用し、各成分の配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例10と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例12
化合物(A)として、製造例1で得られた水添ビスフェノールAジビニルエーテルの代わりに製造例5で得られたビスフェノールFジビニルエーテル(式(7))を使用し、製造例2で得られた(2−フェニルフェノキシ)エチルビニルエーテルの代わりに製造例6で得られたo−フェニルフェノールビニルエーテル(式(8))を使用したこと以外は、実施例10と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例13
化合物(A)として、製造例5で得られたビスフェノールFジビニルエーテルの代わりに製造例7で得られたビスフェノールFビス(2−ビニルオキシエチル)エーテル(式(9))を使用したこと以外は、実施例12と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例14
化合物(A)として、製造例1で得られた水添ビスフェノールAジビニルエーテルの代わりに製造例7で得られたビスフェノールFビス(2−ビニルオキシエチル)エーテル(式(9))を使用したこと以外は、実施例10と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例15
化合物(A)として、ビスフェノールFジアクリレート((株)ナード研究所合成品)を使用し、化合物(B)として、2−(o−フェニルフェノキシ)エチルアクリレート(商品名HRD−01、日本蒸溜工業(株)製)を使用し、化合物(C)として、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(商品名パーオクタO、日本油脂(株)製)を使用し、各成分の配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調液した。
実施例16
化合物(A)として、ノボラックグリシジルエーテル樹脂(フェノールノボラック型エポキシ樹脂)(商品名jER−152、三菱化学(株)製)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物を調液した。
比較例1〜9
表1に示した化合物(A)及び重合開始剤(C)を、表1に示した量使用し、実施例2と同様にして、樹脂組成物を調液した。
<樹脂組成物の硬化>
実施例1、2、4〜9、16、比較例1〜3、9で得られた樹脂組成物に、水銀ランプで5000mJ/cm2の光照射を行い、次いで加熱乾燥機内で100℃で1時間加熱することで、硬化物を作製した。
実施例3、10〜15、比較例4〜8で得られた樹脂組成物に、150℃で2時間加熱を行い、硬化物を作成した。
<透湿度の評価>
硬化物の透湿度は、JIS L1099およびJIS Z0208に準じて、厚み100μmに調整した樹脂硬化物の透湿量を、60℃90%RH条件下で測定した。
実施例1〜16、比較例1〜9で得られた樹脂組成物の硬化物についての透湿度の測定結果を表1に示す。
化合物(A)と化合物(B)との共重合体である実施例1〜8で得られた樹脂組成物の硬化物は、いずれも化合物(A)のみから作製した重合体(比較例1)と比較して低透湿度の硬化物が得られた。同様に、実施例9の硬化物は比較例3の硬化物よりも、実施例10の硬化物は比較例4の硬化物よりも、実施例11の硬化物は比較例5の硬化物よりも、実施例12の硬化物は比較例6の硬化物よりも、実施例13、14の硬化物は比較例7の硬化物よりも、実施例15の硬化物は比較例8の硬化物よりも、実施例16の硬化物は比較例9の硬化物よりも、低い透湿度(低透湿性)を示した。
Figure 0005812993
本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物は、水蒸気バリア性に優れ、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、又は太陽電池などの低透湿性を必要とする電子部品用の封止材、シール材などとして使用できる。また、本発明の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物は、接着剤としても使用できる。

Claims (15)

  1. 下記式(I)で表される化合物(A)と、環状骨格を2個有し、1分子中に1つのエポキシ基を有し、分子量が50〜1000である化合物(B)と、重合開始剤(C)とを含有することを特徴とする、低透湿性が要求される電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
    Figure 0005812993
    [式(I)中、Xは単結合又は連結基(1以上の原子を有する2価の基)を示し、上記連結基は、2価の炭化水素基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、カーボネート基、アミド結合、又はこれらが複数個連結した基である]
  2. 前記環状骨格が、同一又は異なって、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環である、請求項記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  3. 前記化合物(B)の含有量が、前記化合物(A)100重量部に対して、1〜1000重量部である、請求項1又は2記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  4. 前記化合物(B)の含有量が、前記化合物(A)100重量部に対して、10〜250重量部である、請求項記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  5. さらに、無機フィラー(D)を含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  6. さらに、シランカップリング剤(E)を含む、請求項1〜5の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  7. 前記重合開始剤(C)が、光若しくは熱カチオン重合開始剤又は光若しくは熱ラジカル重合開始剤である、請求項1〜6の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  8. 前記電子デバイスが、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパー、又は太陽電池である、請求項1〜7の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物。
  9. 請求項1〜8の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
  10. JIS L1099およびJIS Z0208に準じて、厚み100μmに調整した硬化物の透湿量を、60℃90%RH条件下で測定した透湿度が、50g/m 2 ・atm・day以下である請求項9記載の硬化物。
  11. 請求項1〜8の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を含む封止剤。
  12. 請求項1〜8の何れか1項に記載の電子デバイス用低透湿性樹脂組成物を含むシール剤。
  13. 請求項9又は10記載の硬化物を含む有機エレクトロルミネッセンス。
  14. 請求項9又は10記載の硬化物を含む電子ペーパー。
  15. 請求項9又は10記載の硬化物を含む太陽電池。
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