JP5907262B2 - 硬化性組成物 - Google Patents

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Description

本出願は、硬化性組成物及びその用途に関する。
光素子には、電流が印加されれば、発光するLED(Light Emitting Diode)、または光を印加すれば、起電力を発生させる光電変換素子などが含まれ、このような光素子は、通常、封止材によってカプセル化される。
LED封止材として、接着性が高くて、力学的な耐久性に優れたエポキシ樹脂が幅広く利用されている(例えば、特許文献1〜3)。しかし、エポキシ樹脂は、青色乃至紫外線領域の光に対する透過率が低く、また、耐光性が劣化する。
また、光電変換素子をカプセル化する封止材としては、EVA(ethylene vinyl acetate)素材が頻繁に使用される。しかし、EVA素材は、モジュール内の他の部品と接着性が劣化し、これにより、長期間使用すれば、層間剥離が容易に誘発され、効率低下や、水分浸透による腐食などが誘発される。また、EVA素材は、紫外線に対する耐性が劣化し、脱色または変色が容易に誘発され、これにより、モジュール効率を低下させる。また、EVA素材は、硬化過程で応力を発生させて、素子の損傷を誘発する問題がある。
一方、通常、LEDを使用したバックライトユニット(BLU:Backlight unit)や照明で白色の光を具現するために、LED用封止材に蛍光体などが混合される場合があり、光電変換素子の封止材にも光変換物質などが混合される場合がある。ところが、封止材の硬化過程で、封止材が充分に硬化される前に、上記蛍光体または光変換物質が沈降する問題点がある。このような問題点を解決するために、封止材に一定量の無機粒子、例えば、シリカなどを添加したりする。上記無機粒子が添加されれば、封止材の耐熱性や、クラック耐性及び耐熱衝撃性などの物性が向上することができる。
特開平11−274571号公報 特開2001−196151号公報 特開2002−226551号公報
本出願は、硬化性組成物及びその用途を提供する。
例示的な硬化性組成物は、水素ケイ素化反応(hydrosilylation)、例えば、アルケニル基などの脂肪族不飽和結合と水素原子の反応によって硬化することができるようにする成分を含むことができる。
例えば、硬化性組成物は、脂肪族不飽和結合を有するポリオルガノシロキサン(以下、ポリオルガノシロキサン(A))を含む重合反応物を粒子とともに含むことができる。
本明細書において用語「M単位」は、(RSiO1/2)で表示される場合があるいわゆる一官能性シロキサン単位を意味し、用語「D単位」は、(RSiO2/2)で表示される場合があるいわゆる二官能性シロキサン単位を意味し、用語「T単位」は、(RSiO3/2)で表示される場合があるいわゆる三官能性シロキサン単位を意味し、用語「Q単位」は、(SiO4/2)で表示される場合があるいわゆる四官能性シロキサン単位を意味することができる。上記で、Rは、ケイ素原子(Si)に結合している官能基であり、例えば、水素原子、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基である。
ポリオルガノシロキサン(A)は、例えば、線形または部分架橋構造を有することができる。用語「線形構造」は、M及びD単位よりなるポリオルガノシロキサンの構造を意味することができる。また、用語「部分架橋構造」は、D単位から由来する線形構造が充分に長く、且つTまたはQ単位、例えば、T単位が部分的に導入されている構造を意味することができる。1つの例示で、部分架橋構造のポリオルガノシロキサンは、すべてのD、T及びQ単位に対するD単位の比率(D/(D+T+Q))が0.7以上であり、また、1未満のポリオルガノシロキサンを意味することができる。
部分架橋構造のポリオルガノシロキサン(A)は、例えば、下記化学式1または2の単位を含むことができる。
Figure 0005907262
Figure 0005907262
化学式1及び2で、R〜Rは、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基または1価炭化水素基であることができ、oは、0または正の数であり、pは、0または正の数であり、且つo及びpは、同時に0ではない。上記で、o及びpの具体的な範囲は、例えば、後述するポリオルガノシロキサン(A)の平均組成式で各シロキサン単位のモル分率や後述する比率(100×D/ArD、100×D/D、100×B/A、Ar/Si及び/またはAk/Siなど)を満たす範囲で選択されることができる。
用語「エポキシ基」は、特に別途規定しない限り、3個の環構成原子を有する環状エーテル(cyclic ether)または上記環状エーテルを含む化合物から誘導された1価残基を意味することができる。エポキシ基としては、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などが例示されることができる。脂環式エポキシ基は、脂肪族炭化水素環構造を含み、上記脂肪族炭化水素環を形成している2個の炭素原子価がまたエポキシ基を形成している構造を含む化合物から由来される1価残基を意味することができる。脂環式エポキシ基としては、6個〜12個の炭素原子を有する脂環式エポキシ基が例示されることができ、例えば、3、4−エポキシシクロヘキシルエチル基などが例示されることができる。
本明細書において用語「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基またはメタクリロイル基を意味することができる。
用語「1価炭化水素基」は、特に別途規定しない限り、炭素と水素よりなる化合物またはそのような化合物の誘導体から誘導される1価残基を意味することができる。例えば、1価炭化水素基は、1個〜25個の炭素原子を含むことができる。1価炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基などが例示されることができる。
用語「アルキル基」は、特に別途規定しない限り、炭素数1〜20、炭素数1〜16、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルキル基を意味することができる。上記アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状であることができる。また、上記アルキル基は、任意的に1つ以上の置換基で置換されていてもよい。
用語「アルケニル基」は、特に別途規定しない限り、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4のアルケニル基を意味することができる。上記アルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状であることができ、任意的に1つ以上の置換基で置換されていてもよい。
用語「アルキニル基」は、特に別途規定しない限り、炭素数2〜20、炭素数2〜16、炭素数2〜12、炭素数2〜8または炭素数2〜4のアルキニル基を意味することができる。上記アルキニル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状であることができ、任意的に1つ以上の置換基で置換されていてもよい。
用語「アリール基」は、特に別途規定しない限り、ベンゼン環または2個以上のベンゼン環が縮合または結合した構造を含む化合物またはその誘導体から由来する1価残基を意味することができる。アリール基の範囲には、通常、アリール基として呼称される官能基はもちろん、いわゆるアルアルキル基(aralkyl group)またはアリールアルキル基なども含まれることができる。アリール基は、例えば、炭素数6〜25、炭素数6〜21、炭素数6〜18または炭素数6〜12のアリール基である。アリール基としては、フェニル基、ジクロロフェニル、クロロフェニル、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基(xylyl group)またはナフチル基などが例示されることができる。
エポキシ基または1価炭化水素基などに任意的に置換されていてもよい置換基としては、塩素またはフッ素などのハロゲン、グリシジル基、エポキシアルキル基、グリシドキシアルキル基または脂環式エポキシ基などのエポキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、チオール基または1価炭化水素基などが例示されることができるが、これに制限されるものではない。
化学式1で、R及びRは、他の例示では、それぞれ独立して、アルキル基、アルケニル基またはアリール基であり、Rは、アルキル基またはアリール基である。また、化学式2の他の例示で、R及びRは、アルキル基であり、R、R及びRは、アリール基である。
部分架橋構造のポリオルガノシロキサン(A)は、化学式1または2の単位を1つ以上含むことができる。化学式1または2の単位は、ポリオルガノシロキサン(A)を形成するノシロキサン単位のうちD単位のケイ素原子とT単位のケイ素原子が酸素原子を媒介に直接結合している形態の単位である。化学式Aの単位を含むポリオルガノシロキサンは、例えば、後述するように、環状シロキサン化合物を含む混合物を重合、例えば、開環重合させて製造することができる。上記方式を適用すれば、化学式1または2の単位を含みながらも、構造中にアルコキシ基またはヒドロキシ基が結合したケイ素原子などが最小化されたポリオルガノシロキサンの製造が可能である。
ポリオルガノシロキサン(A)は、脂肪族不飽和結合またはそれを含む官能基、例えば、アルケニル基を1つ以上含むことができる。例えば、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全ケイ素原子のモル数(Si)及びポリオルガノシロキサン(A)のケイ素原子に結合したすべての脂肪族不飽和結合またはそれを含む官能基(例えば、アルケニル基)のモル数(Ak)の比率(Ak/Si)は、0.01以上または0.02以上である。上記の比率(Ak/Si)は、また0.2以下または0.15以下である。上記の比率(Ak/Si)を0.01以上または0.02以上に調節し、反応性を適切に維持し、未反応の成分が硬化物の表面に染み出る現象を防止することができる。上記の比率(Ak/Si)を0.2以下または0.15以下に調節し、硬化物のクラック耐性を優秀に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、アリール基、例えば、ケイ素原子に結合しているアリール基を1つ以上含むことができる。例えば、ポリオルガノシロキサン(A)のケイ素原子に結合しているすべての官能基のモル数(A)及び上記ポリオルガノシロキサン(A)のケイ素原子に結合しているすべてのアリール基のモル数(B)の比率(100×B/A)は、約30%〜約60%である。他の例示で、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全ケイ素原子のモル数(Si)と上記ポリオルガノシロキサン(A)に含まれる全ケイ素原子に結合したすべてのアリール基のモル数(Ar)の比率(Ar/Si)は、0.3以上、0.4以上または0.6以上である。上記の比率(Ar/Si)は、また、1.3以下である。このような範囲内で組成物の優れた加工性及び作業性と硬化物の優れた耐湿性、光透過率、屈折率、光抽出効率及び硬度特性などを確保することができる。また、上記の比率(100×B/A)を30%以上にするか、上記の比率(Ar/Si)を0.3以上、0.4以上または0.6以上にして、機械的強度及びガス透過性を確保することができ、上記の比率(100×B/A)を60%以下にするか、上記の比率(Ar/Si)を1.3以下にして、硬化物のクラック耐性を優秀に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)は、D単位としてする化学式3の単位を含むことができる。
[化学式3]
(R10SiO2/2
化学式3で、Rは、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、R10は、アリール基である。1つの例示では、化学式3でR及びR10がいずれもアリール基である。
ポリオルガノシロキサン(A)に含まれるすべての上記化学式3の単位のモル数(D)及び上記ポリオルガノシロキサン(A)に含まれるすべてのD単位のモル数(D)の比率(100×D/D)は、例えば、30%以上、30%〜65%または30%〜60%である。このような比率の範囲内で機械的強度に優れていて、表面のべたつきがなく、水分及びガス透過性が調節され、長時間安定的な耐久性が確保され得る。
また、ポリオルガノシロキサン(A)に含まれるすべての上記化学式3の単位のモル数(D)及びポリオルガノシロキサン(A)に含まれるD単位のうちケイ素原子に結合したアリール基を含むすべてのD単位のモル数(ArD)の比率(100×D/ArD)は、例えば、70%以上または80%以上である。このような範囲内で組成物の加工性及び作業性と硬化物の機械的強度、ガス透過性、耐湿性、光透過率、屈折率、光抽出効率及び硬度特性などを適切に確保することができる。
1つの例示で、ポリオルガノシロキサン(A)は、下記化学式4の平均組成式を有することができる。
[化学式4]
(R11 SiO1/2(R11 SiO2/2(R11SiO3/2(SiO4/2
化学式4で、R11は、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、R11のうち少なくとも1つは、アルケニル基であり、R11のうち少なくとも1つは、アリール基であり、l、m、n及びoの総合計(l+m+n+o)は、1であり、lは、0〜0.5であり、mは、0〜0.98であり、nは、0〜0.8であり、oは、0〜0.2であり、m/(m+n+o)は、0.7〜1である。
本明細書において、ポリオルガノシロキサンが特定の平均組成式で表示されるというのは、当該ポリオルガノシロキサンが当該平均組成式で表示される単一の成分であるの場合はもちろん、2個以上の成分の混合物であり、且つ上記混合物内の成分の組成の平均を取れば、当該平均組成式で示される場合をも含む。
化学式4で、R11のうち少なくとも1つは、アルケニル基であり、R11のうち少なくとも1つは、アリール基である。上記アルケニル基及びアリール基は、例えば、既に記述した比率、例えば、100×D/ArD、100×D/D、100×B/A、Ar/Si及び/またはAk/Siなどが満足されるように含まれていてもよい。
化学式4の平均組成式で、l、m、n及びoは、ポリオルガノシロキサン(L)の各シロキサン単位のモル比率を示す。総合計(l+m+n+o)を1に換算する場合、lは、0〜0.5または0.01〜0.15であり、mは、0〜0.98、0.5〜0.98または0.65〜0.97であり、nは、0〜0.8、0〜0.2または0〜0.30であり、oは、0〜0.2または0〜0.1である。ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造である場合、nは、0.01〜0.30である。また、m/(m+n+o)は、0.7〜1である。部分架橋構造である場合、m/(m+n+o)は、0.7以上、1未満であるか、0.7〜0.97または0.65〜0.97である。シロキサン単位の比率をこのように調節し、適用用途によって適合な物性を確保することができる。
他の例示で、ポリオルガノシロキサン(A)は、下記化学式5の平均組成式を有することができる。
[化学式5]
(R1213 SiO1/2)e(R1415SiO2/2(R162SiO2/2(R17SiO3/2
化学式5で、R12は、1価炭化水素基であり、R13は、炭素数1〜4のアルキル基であり、R14は、アルキル基、アルケニル基またはアリール基であるか、またはアリール基であり、R15は、アリール基であり、R16は、アルキル基であり、R17は、1価炭化水素基であり、e、f、g、及びhの総合計(e+f+g+h)は、1であり、eは、0.01〜0.15であり、fは、0〜0.97であり、gは、0〜0.97であり、hは、0〜0.30であり、(f+g)/(f+g+h)は、0.7〜1である。
化学式5の平均組成式で、R12、R14及びR17のうち少なくとも1つは、アルケニル基であり、R12、R14及びR17のうち少なくとも1つは、アリール基である。上記アルケニル基及びアリール基は、例えば、既に記述した比率、例えば、100×D/ArD、100×D/D、100×B/A、Ar/Si及び/またはAk/Siなどが満足されるように含まれていてもよい。
化学式5の平均組成式で、e、f、g及びhは、ポリオルガノシロキサン(A)の各シロキサン単位のモル比率を示す。総合計(e+f+g+h)を1に換算する場合、eは、0.01〜0.15であり、fは、0〜0.97または0.65〜0.97であり、gは、0〜0.97または0.65〜0.97であり、hは、0〜0.30である。ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造を有する場合、hは、0.01〜0.30である。また、(f+g)/(f+g+h)は、0.7〜1である。部分架橋構造の場合、(f+g)/(f+g+h)は、0.7以上且つ1未満であるか、0.7〜0.97または0.65〜0.97である。シロキサン単位の比率をこのように調節し、適用用途によって適合な物性を確保することができる。
1つの例示で、化学式5の平均組成式で、f及びgは、いずれも0ではないことがある。f及びgがいずれも0ではない場合、f/gは、0.4〜2.0、0.4〜1.5または0.5〜1の範囲内にあり得る。
ポリオルガノシロキサン(A)を含む重合反応物は、例えば、環状ポリオルガノシロキサンを含む混合物の開環重合反応物であることができる。重合反応物は、低分子量の環状化合物を含むことができる。用語「低分子量の環状化合物」は、重量平均分子量(Mw)が800以下、750以下または700以下の環状化合物、例えば、環状ポリオルガノシロキサンである。重合反応物は、上記環状化合物を、例えば、7重量%以下、5重量%以下または3重量%以下で含むことができる。環状化合物の比率の下限は、例えば、0重量%または1重量%であることがある。これにより、長期信頼性及びクラック耐性が優れた硬化物の提供が可能である。用語「重量平均分子量」は、GPC(Gel Permeation Chromatograph)で測定された標準ポリスチレンに対する換算数値を意味することができる。特に別途規定しない限り、本明細書で用語「分子量」は、重量平均分子量を意味することができる。
低分子量の環状化合物は、例えば、下記化学式6で表示される化合物であることができる。
Figure 0005907262
化学式6で、R18及びR19は、それぞれ独立して、アルキル基であり、R20及びR21は、それぞれ独立して、アリール基であり、qは、0または正の数であり、rは、0または正の数であり、gとrの合計(g+r)は、2〜10、3〜10、3〜9、3〜8、3〜7または3〜6である。
ポリオルガノシロキサン(A)またはそれを含む上記重合反応物は、H NMRで求められるスペクトルでケイ素原子に結合したアルコキシ基から由来するピークの面積がケイ素に結合した脂肪族不飽和結合含有官能基、例えば、ビニル基のようなアルケニル基から由来するピークの面積に対して0.01以下、0.005以下または0である。上記範囲で適切な粘度特性を示しながら、他の物性も優秀に維持することができる。
1つの例示で、ポリオルガノシロキサン(A)またはそれを含む上記重合反応物は、KOH滴定によって求められる酸価(acid value)が0.02以下、0.01以下または0である。上記範囲で適切な粘度特性を示しながら、他の物性も優秀に維持することができる。
1つの例示で、ポリオルガノシロキサン(A)またはそれを含む重合反応物は、25℃での粘度が2,000cP以上、5,000cP以上、7,000cP以上である。このような範囲で加工性及び硬度特性などを適切に維持することができる。上記粘度の上限は、特に限定されるものではないが、例えば、上記粘度は、100,000cP以下、90,000cP以下、80,000cP以下、70,000cP以下または65,000cP以下である。
ポリオルガノシロキサン(A)またはそれを含む重合反応物は、分子量が1,000〜50,000または1、500〜30,000である。このような範囲で成形性、硬度及び強度特性などを適切に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(A)を含む重合反応物は、例えば、環状ポリオルガノシロキサンを含む混合物の開環重合反応物であることができる。ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造である場合には、上記混合物は、例えば、ケージ構造または部分ケージ構造を有するか、またはT単位を含むポリオルガノシロキサンをさらに含むことができる。
環状ポリオルガノシロキサン化合物としては、例えば、下記化学式7で表示される化合物を使用することができる。
Figure 0005907262
化学式7で、R及びRは、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、oは、3〜6である。
環状ポリオルガノシロキサンは、また、下記化学式8の化合物及び下記化学式9の化合物の混合物を含むこともできる。
Figure 0005907262
Figure 0005907262
化学式8及び9で、R及びRは、アルキル基であり、R及びRは、アリール基であり、pは、3〜6の数であり、qは、3〜6の数である。
化学式7〜9で、R〜Rの具体的な種類やo、p及びqの具体的な数値、そして混合物内での各成分の比率は、目的するポリオルガノシロキサン(A)の構造によって定められることができる。
ポリオルガノシロキサン(A)が部分架橋構造である場合、上記混合物は、ケージ構造のポリオルガノシロキサンとして、例えば、下記化学式10の平均組成式を有する化合物またはT単位を含むか、または部分ケージ構造のポリオルガノシロキサンとして、下記化学式11の平均組成式を有する化合物をさらに含むことができる。
[化学式10]
[RSiO3/2
[化学式11]
[R2SiO1/2[RSiO3/2]q
化学式10及び11でR、R及びRは、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、pは、1〜3であり、qは、1〜10である。化学式11の平均組成式のポリオルガノシロキサンが部分ケージ構造である場合、pは、1〜2であり、qは、3〜10である。
化学式10及び11で、R〜Rの具体的な種類やp及びqの具体的な数値、そして混合物内での各成分の比率は、目的するポリオルガノシロキサン(A)の構造によって定められることができる。
環状ポリオルガノシロキサンをケージ構造及び/または部分ケージ構造のポリオルガノシロキサンと反応させれば、目的する部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサンを十分な分子量で合成することができる。また、上記方式によれば、ポリオルガノシロキサンまたはそれを含む重合反応物内でケイ素原子に結合しているアルコキシ基やヒドロキシ基のような官能基を最小化し、優れた物性を有する目的物を製造することができる。
1つの例示で、上記混合物は、下記化学式12で表示される化合物をさらに含むことができる。
[化学式12]
(R Si)
化学式12で、R及びRは、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基である。
化学式12で、1価炭化水素基の具体的な種類や混合物内での配合の比率は、目的するポリオルガノシロキサン(A)によって定められることができる。
混合物内の各成分の反応は、適切な触媒の存在下で行われることができる。したがって、上記混合物は、触媒をさらに含むことができる。
触媒としては、例えば、塩基触媒を使用することができる。適切な塩基触媒としては、KOH、NaOHまたはCsOHなどのような金属水酸化物;アルカリ金属化合物とシロキサンを含む金属シラノレート(metalsilanolate)またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(tetramethylammonium hydroxide)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(tetraethylammonium hydroxide)またはテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(tetrapropylammonium hydroxide)などのような4級アンモニウム化合物などが例示されることができるが、これに制限されるものではない。
混合物内で上記触媒の比率は、目的する反応性などを考慮して適切に選択されることができ、例えば、混合物内の反応物の合計重量100重量部に対して0.01重量部〜30重量部または0.03重量部〜5重量部の比率で含まれることができる。本明細書で特に別途規定しない限り、単位重量部は、各成分間の重量の比率を意味する。
1つの例示で、上記混合物の反応は、適切な溶媒の存在の下に行われることができる。溶媒としては、上記混合物内の反応物、すなわちジシロキサンまたはポリシロキサンなどと触媒が適切に混合されることができ、反応性に大きい差し支えを与えないものなら、どんな種類も使用され得る。溶媒としては、n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、2、2、4−トリメチルペンタン、シクロヘキサンまたはメチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼンまたはメチルエチルベンゼンなどの芳香族系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルn−プロピルケトン、メチルn−ブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノンまたはアセチルアセトンなどのケトン系溶媒;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、エチルエーテル、n−プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、ジグライム、ジオキシン、ジメチルジオキシン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルまたはプロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒;ジエチルカーボネート、メチルアセテート、エチルアセテート、エチルラクテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートまたはエチレングリコールジアセテートなどのエステル系溶媒;N−メチルピロリドン、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミドまたはN、N−ジエチルアセトアミドなどのアミド系溶媒が例示されることができるが、これに限定されるものではない。
混合物の反応、例えば、開環重合反応は、例えば、触媒を添加し行い、例えば、0℃〜150℃または30℃〜130℃の範囲内の反応温度で行われることができる。また、上記反応時間は、例えば、1時間〜3日の範囲内で調節することができる。
硬化性組成物は、粒子、例えば、無機粒子を含むことができる。上記粒子は、下記数式1を満たすことができる。
[数式1]
|A−B|≦0.1
数式1で、Aは、上記粒子を除いた上記硬化性組成物または当該硬化物の屈折率であり、Bは、上記粒子の屈折率である。上記屈折率は450nmの波長の光に対する屈折率を意味する。上記AとBの差の絶対値は、他の例示では、0.08以下、0.07以下または0.05以下である。
粒子は、硬化性組成物に配合され得る蛍光体または光変換物質などの沈降を防止し、耐熱性、放熱性クラック耐性などを向上させて、全体的な信頼性を改善することができる。また、粒子は、組成物または硬化物の透明度を維持させて、例えば、素子の輝度などを向上させることができる。
粒子としては、上記数式1を満たす限り、例えば、当業界で充填剤(filler)として使用されている多様な種類の粒子をすべて使用することができる。1つの例示で、上記粒子としては、屈折率(B)が1.40以上、1.45以上、1.48以上、1.50以上または1.55以上の粒子を使用することができる。
粒子としては、例えば、シリカ(SiO)、オルガノシリカ、アルミナ、アルミノシリカ、チタニア、ジルコニア、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、ケイ素、亜鉛黄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミノシリケートまたは酸化マグネシウムなどを使用することができ、上記は、多孔性の形態であるか、あるいは中空粒子(hollow particle)の形態であることができる。
粒子の平均粒径は、例えば、1nm〜50μmまたは2nm〜10μmである。平均粒径を1nm以上にして、粒子を組成物または当該硬化物内に均一に分散させることができ、また、50μm以下にして、粒子の分散を効果的に行い、また、粒子の沈降を防止することができる。
粒子は、上記ポリオルガノシロキサン(A)100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部、0.1重量部〜25重量部、0.1重量部〜20重量部、0.1重量部〜15重量部または0.5重量部〜15重量部の比率で組成物に含まれることができる。粒子の比率が0.1重量部以上なら、蛍光体または光変換物質の沈降抑制または素子の信頼性向上効果に優れていて、30重量部以下なら、工程性を優秀に維持することができる。
硬化性組成物は、架橋型ポリオルガノシロキサン(以下、ポリオルガノシロキサン(C))をさらに含むことができる。用語「架橋型ポリオルガノシロキサン」は、ノシロキサン単位としてT単位またはQ単位を必須に含み、全D、T及びQ単位の合計に対してD単位の比率(D/(D+T+Q))が0.7未満のポリオルガノシロキサンを意味することができる。
架橋型ポリオルガノシロキサン(C)は、例えば、下記化学式13の平均組成式を有することができる。
[化学式13]
(R22 SiO1/2(R22 SiO2/2(R22SiO3/2(SiO4/2
化学式13で、R22は、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、R22のうち少なくとも1つは、アルケニル基であり、R22のうち少なくとも1つは、アリール基であり、a、b、c及びdの総合計(a+b+c+d)は、1であり、aは、0〜0.5であり、bは、0〜0.3であり、cは、0.3〜0.95であり、dは、0〜0.2であり、b/(b+c+d)は、0.3以下であり、c/(c+d)は、0.8以上である。
化学式13で、R22のうち少なくとも1つまたは2個以上は、アルケニル基であることができる。1つの例示で、上記ポリオルガノシロキサン(C)に含まれる全ケイ素原子のモル数(Si)に対する上記アルケニル基のモル数(Ak)の比率(Ak/Si)が0.05以上または0.15以上である。上記の比率(Ak/Si)はまた0.4以下、0.35以下または0.3以下である。モル数比(Ak/Si)を0.05以上または0.15以上に調節し、反応性を適切に維持し、未反応の成分が硬化物の表面に染み出る現象を防止することができる。また、モル数比(Ak/Si)を0.4以下、0.35以下または0.3以下に調節し、硬化物の硬度特性、クラック耐性及び耐熱衝撃性などを優秀に維持することができる。
また、化学式13で、R22のうち1つ以上は、アリール基である。これにより、硬化物の屈折率及び硬度特性などを効果的に制御することができる。例えば、ポリオルガノシロキサン(C)の全ケイ素原子のモル数(Si)に対する、上記アリール基のモル数(Ar)の比率(Ar/Si)が0.35以上または0.5以上である。また、上記の比率(Ar/Si)は、1.5以下、1.2以下または1.1以下である。モル数比(Ar/Si)を0.35または0.5以上に調節し、硬化物の屈折率及び硬度特性を極大化することができ、また1.5、1.2または1.1以下に調節し、組成物の粘度及び耐熱衝撃性なども適切に維持することができる。
化学式13の平均組成式で、a、b、c及びdは、各シロキサン単位のモル比率を示し、総合計を1に換算すれば、aは、0〜0.5または0.05〜0.5であり、bは、0〜0.3であり、cは、0〜0.95または0.6〜0.95であり、dは、0〜0.2である。硬化物の強度、クラック耐性及び耐熱衝撃性を極大化するために、上記で(a+b)/(a+b+c+d)が0.2〜0.7または0.2以上であり、0.7未満になるように構造を調節することができる。また、上記で、b/(b+c+d)は、0.3以下であり、c/(c+d)は、0.8以上になるように構造の調節が可能である。上記で、b/(b+c+d)の下限は、特に限定されず、例えば、b/(b+c+d)は、0を超過する。また、上記で、c/(c+d)の上限は、特に限定されず、例えば、1.0である。
ポリオルガノシロキサン(C)は、25℃での粘度が5,000cP以上または1,000,000cP以上であり、これにより、硬化前の加工性と硬化後の硬度特性などの適切に維持することができる。
また、ポリオルガノシロキサン(C)は、例えば、800〜20,000または800〜10,000の分子量を有することができる。分子量を800以上に調節し、硬化前の成形性や、硬化後の強度を効果的に維持することができ、分子量を20,000または10,000以下に調節し、粘度などを適切な水準に維持することができる。
ポリオルガノシロキサン(C)は、例えば、当業界で通常的に公知されているポリシロキサンの製造方法またはポリオルガノシロキサン(A)と類似の方式を適用して製造することができる。
ポリオルガノシロキサン(C)は、例えば、ポリオルガノシロキサン(A)及びポリオルガノシロキサン(C)の混合物においてポリオルガノシロキサン(A)の重量の比率(A/(A+C))が10〜50程度になるように含まれることができる。他の例示で、ポリオルガノシロキサン(C)は、例えば、ポリオルガノシロキサン(A)100重量部に対して50重量部〜800重量部の比率で含まれることができる。このような比率で硬化物の強度及び耐熱衝撃性を優秀に維持して、表面のべたつきを防止することができる。硬化性組成物は、また、ケイ素原子に結合している水素原子を含むケイ素化合物(ケイ素化合物(D))をさらに含むことができる。ケイ素化合物(D)は、水素原子を1個以上または2個以上有することができる。
ケイ素化合物(D)は、ポリオルガノシロキサンの脂肪族不飽和結合含有官能基と反応して組成物を架橋させる架橋剤として作用することができる。例えば、ケイ素化合物(D)の水素原子は、ポリオルガノシロキサン(A)または(C)のアルケニル基などの脂肪族不飽和結合と付加反応し、架橋及び硬化を進行させることができる。
ケイ素化合物(D)としては、分子中にケイ素原子に結合した水素原子(Si−H)を含むものなら、多様な種類が使用され得る。ケイ素化合物(D)は、例えば、線形、分岐状、環状または架橋型のポリオルガノシロキサンである。
ケイ素化合物(D)は、ケイ素原子が2個〜1000個または3〜300個である化合物であることができる。
ケイ素化合物(D)は、例えば、下記化学式14の化合物または下記化学式15の平均組成式を有する化合物である。
[化学式14]
23 SiO(R23 SiO)SiR23
[化学式15]
(R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO
化学式14及び15で、R23は、それぞれ独立して、水素または1価炭化水素基であり、R23のうち少なくとも2個は、水素原子であり、R23のうち少なくとも1つは、アリール基であり、nは、1〜100であり、R24は、それぞれ独立して、水素または1価炭化水素基であり、R24のうち少なくとも2個は、水素原子であり、R24のうち少なくとも1つは、アリール基であり、a、b、c及びdの総合計(a+b+c+d)は、1であり、aは、0.1〜0.8であり、bは、0〜0.5であり、cは、0.1〜0.8であり、dは、0〜0.2であり、且つc及びdは同時に0ではない。
化学式14の化合物は、ケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも2個有する線形ノシロキサン化合物である。化学式14で、nは、1〜100、1〜50、1〜25、1〜10または1〜5である。
化学式15の平均組成式で表示される化合物は、架橋構造のポリシロキサンであることができる。
1つの例示で、ケイ素化合物(D)の全ケイ素原子のモル数(Si)に対するケイ素原子に結合した水素原子のモル数(H)の比率(H/Si)は、0.2以上または0.3以上である。上記の比率(H/Si)は、また、0.8以下または0.75以下である。上記モル数比(H/Si)を0.2以上または0.3以上に調節し、組成物の硬化性を優秀に維持し、また、0.8以下または0.75以下に調節し、クラック耐性及び耐熱衝撃性などを優秀に維持することができる。
ケイ素化合物(D)は、少なくとも1つのアリール基を含むことができ、これにより、化学式14で、R23のうち少なくとも1つ、または化学式15でR25のうち少なくとも1つは、アリール基、例えば、炭素数6〜21、炭素数6〜18または炭素数6〜12のアリール基であるか、フェニル基である。これにより、硬化物の屈折率及び硬度特性などを効果的に制御することができる。例えば、ケイ素化合物(D)に含まれる全ケイ素原子のモル数(Si)に対する、上記アリール基のモル数(Ar)の比率(Ar/Si)が0.3以上、0.4以上または0.5以上である。上記の比率(Ar/Si)は、また、1.5以下、1.3以下、1.0以下または0.8以下である。モル数比(Ar/Si)を0.3以上、0.4以上または0.5以上に調節し、硬化物の屈折率及び硬度特性を極大化することができ、また、1.5以下、1.3以下、1.0以下または0.8以下に調節し、組成物の粘度及び耐クラック特性を適切に維持することができる。
ケイ素化合物(D)は、25℃での粘度が0.1cP〜100,000cP、0.1cP〜10,000cP、0.1cP〜1,000cPまたは0.1cP〜300cPであることがある。上記粘度内で、組成物の加工性及び硬化物の硬度特性などを優秀に維持することができる。
また、化合物(D)は、例えば、2,000未満、1,000未満または800未満の分子量を有することができる。化合物(D)の分子量が1,000以上なら、硬化物の強度が低下するおそれがある。化合物(D)の分子量の下限は、特に限定されず、例えば、250である。化合物(D)の分子量は、重量平均分子量であるか、あるいは化合物の通常的な分子量を意味することができる。
化合物(D)を製造する方法は、特に限定されず、例えば、ポリオルガノシロキサンの製造に通常的に公知された方式を適用するか、あるいはポリオルガノシロキサン(A)に準ずる方式を適用して製造することができる。
化合物(D)の含量は、硬化性組成物に含まれる全脂肪族不飽和結合含有官能基、例えば、ポリオルガノシロキサン(A)及び/または(B)に含まれるアルケニル基のようなローカル不飽和結合含有官能基全体のモル数(Ak)に対する化合物(D)に含まれるケイ素原子に結合した水素原子のモル数(H)の比率(H/Ak)が0.5以上または0.7以上になるように調節され得る。上記含量は、また、上記の比率(H/Ak)が2.0以下または1.5以下になるように調節され得る。これにより、硬化前に優れた加工性と作業性を示し、硬化し、優れたクラック耐性、硬度特性、耐熱衝撃性及び接着性を示し、苛酷条件での白濁や、表面のべたつきなどを誘発しない組成物を提供することができる。
硬化性組成物は、ヒドロシリル化触媒をさらに含むことができる。ヒドロシリル化触媒は、水素ケイ素化反応を促進させるために使用され得る。ヒドロシリル化触媒としては、この分野で公知された通常の成分をすべて使用することができる。このような触媒の例としては、白金、パラジウムまたはロジウム系触媒などを挙げることができる。本出願では、触媒効率などを考慮して、白金系触媒を使用することができ、このような触媒の例としては、塩化白金酸、四塩化白金、白金のオレフイン錯体、白金のアルケニルノシロキサン錯体または白金のカルボニル錯体などを挙げることができるが、これに制限されるものではない。
ヒドロシリル化触媒の含量は、いわゆる触媒量、すなわち触媒として作用することができる量で含まれる限り、特に限定されない。通常、白金、パラジウムまたはロジウムの原子量を基準として0.1ppm〜500ppmまたは0.2ppm〜100ppmの量で使用することができる。
硬化性組成物は、また、各種基材に対する接着性の追加的な向上の観点から、接着性付与剤をさらに含むことができる。接着性付与剤は、自己接着性を改善することができる成分として、特に金属及び有機樹脂に対する自己接着性を改善することができる。
接着性付与剤としては、ビニル基などのアルケニル基、(メタ)アクリルロイルオキシ基、ヒドロシリル基(SiH基)、エポキシ基、アルコキシ基、アルコキシシリル基、カルボニル基及びフェニル基よりなる群から選択される1種以上または2種以上の官能基を有するシラン;または2〜30または4ないし20個のケイ素原子を有する環状または直鎖状シロキサンなどの有機ケイ素化合物などが例示されることができるが、これに限定されるものではない。本出願では、上記のような接着性付与剤の一種または二種以上をさらに混合して使用することができる。
接着性付与剤が組成物に含まれる場合、例えば、硬化性組成物に含まれている他の化合物、例えば、上記ポリオルガノシロキサン(A)、ポリオルガノシロキサン(C)及び/またはケイ素化合物(D)の合計重量100重量部に対して、0.1重量部〜20重量部の比率で含まれることができるが、上記含量は、目的する接着性改善効果などを考慮して適切に変更され得る。
硬化性組成物は、必要に応じて、2−メチル−3−ブチン−2−オル、2−フェニル−3−1−ブチン−2−オル、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、1、3、5、7−テトラメチル−1、3、5、7−テトラヘキセニルシクロテトラシロヘキサンまたはエチニルシクロヘキサンなどの反応抑制剤;シリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニアなどの無機充填剤;エポキシ基及び/またはアルコキシシリル基を有する炭素官能性シラン、その部分加水分解縮合物またはシロキサン化合物;ポリエーテルなどと併用され得る煙霧状シリカなどの揺変性付与剤;銀、銅またはアルミニウムなどの金属粉末、または各種カーボン素材などの導電性付与剤;顔料または染料などの色調整剤などの添加剤を一種以上さらに含むことができる。
硬化性組成物は、蛍光体をさらに含むことができる。使用され得る蛍光体の種類は、特に限定されず、例えば、白色光具現のためにLEDパッケージに適用される通常的な種類の蛍光体が使用され得る。
硬化性組成物は、必要な場合、例えば、硬化性組成物が光電変換素子に使用される場合に、光変換物質をさらに含むことができる。光変換物質としては、例えば、紫外線領域の光を吸収し、可視光線または近赤外線領域の光を放出することができる物質を使用することができる。
1つの例示で、光変換物質は、下記化学式16で表示される物質であることができる。
[化学式16]
Eu
化学式16で、wは、0.01〜0.2であり、xは、2〜3であり、yは、2〜3であり、zは、0〜1である。
硬化性組成物内で上記光変換物質は、ポリオルガノシロキサン(A)またはポリオルガノシロキサン(A)とポリオルガノシロキサン(B)の混合物100重量部に対して、0.1重量部〜10重量部または0.2重量部〜5重量部で含まれることができる。光変換物質の含量をこのように調節し、散乱によって光効率の低下を防止しながら光変換効果を極大化することができる。
1つの例示で、硬化性組成物は、硬化性組成物を硬化させて製造した1mm厚さの板状試験片に対して厚さ方向に測定した光透過度が85%以上または90%以上である。光透過度は、例えば、上記硬化性組成物を板状形態にコーティングし、60℃で30分間維持した後、さらに150℃で1時間維持して硬化させた後、UV−VISスペクトロメーター(spectrometer)を使用して測定した450nmの波長の光に対する光透過度であることができる。
本出願は、また、半導体、例えば、光半導体パッケージに関する。例示的な上記パッケージは、上記硬化性組成物の硬化物により封止された光素子を含むことができる。
封止材で封止される半導体素子としては、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、フォトカプラ、CCD、固体像画像ピックアップ素子、一体式IC、混成IC、LSI、VLSI及びLED(Light Emitting Diode)などが例示されることができる。
例えば、上記光素子は、電流が印加されれば光を放出するLEDまたはOLED(Organic Light Emitting Diode)であるか、または光が印加されれば起電力を発生させる光電変換素子であることができる。
LEDとしては、例えば、基板上に半導体材料を積層して形成したLEDなどが例示されることができる。上記半導体材料としては、GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlNまたはSiCなどが例示されることができるが、これに制限されるものではない。また、上記基板としては、サファイア、スピンネル、SiC、Si、ZnOまたはGaN単結晶などが例示されることができる。
また、LEDの製造時には、必要に応じて、基板と半導体材料との間にバッファー層を形成することもできる。バッファー層としては、GaNまたはAlNなどが使用され得る。基板上への半導体材料の積層方法は、特に限定されず、例えば、MOCVD法、HDVPE法または液相成長法などを使用することができる。また、LEDの構造は、例えば、MIS接合、PN接合、PIN接合を有するモノ接合、ヘテロ接合、二重ヘテロ接合などであることができる。また、単一または多重量子井戸構造で上記LEDを形成することができる。
1つの例示で、上記LEDの発光波長は、例えば、250nm〜550nm、300nm〜500nmまたは330nm〜470nmである。上記発光波長は、主発光ピーク波長を意味することができる。LEDの発光波長を上記範囲に設定することによって、さらに長い寿命で、エネルギー効率が高く、色再現性が高い白色LEDを得ることができる。
LEDは、上記組成物を使用して封止され得る。LEDの封止は、上記組成物だけで行われることができ、場合によっては、他の封止材が上記組成物と併用されることができる。2種の封止材を併用する場合、上記組成物を使用した封止後に、その周りを他の封止材で封止することもでき、他の封止材で先に封止した後、その周りを上記組成物で封止することもできる。他の封止材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレア樹脂、イミド樹脂またはガラスなどを挙げることができる。
硬化性組成物でLEDを封止する方法としては、例えば、モールド型金型に上記組成物をあらかじめ注入し、そこにLEDが固定されたリードフレームなどを浸漬させ、組成物を硬化させる方法、LEDを挿入した金型中に組成物を注入し、硬化させる方法などを使用することができる。組成物を注入する方法としては、ディスペンサーによる注入、トランスファー成形または射出成形などが例示されることができる。また、その他の封止方法としては、組成物をLED上に滴下、孔版印刷、スクリーン印刷またはマスクを媒介で塗布し、硬化させる方法、底部にLEDを配置したコップなどに組成物をディスペンサーなどによって注入し、硬化させる方法などが使用され得る。
硬化性組成物は、必要に応じて、LEDをリード端子やパッケージに固定するダイボンド材や、LED上の浮動化(passivation)膜またはパッケージ基板などに用いられることができる。
上記組成物の硬化が必要な場合、硬化方法は、特に制限されず、例えば、60℃〜200℃の温度で10分〜5時間上記組成物を維持して行うか、適正温度及び時間での2段階以上の過程を経て段階的な硬化工程を進行させることもできる。
封止材の形状は、特に限定されず、例えば、砲弾型のレンズ形状、板状または薄膜状などで構成することができる。
また、従来の公知に方法によってLEDの追加的な性能向上を図ることができる。性能向上の方法としては、例えば、LED背面に光の反射層または集光層を設置する方法、補色着色部を底部に形成する方法、主発光ピークより短波長の光を吸収する層をLED上に設置する方法、LEDを封止した後、さらに硬質材料でモルディングする方法、LEDを貫通ホールに挿入して固定する方法、LEDをフリップチップ接続などによってリード部材などと接続し、基板方向から光を取り出す方法などを挙げることができる。
上記光半導体、例えば、LEDは、例えば、液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)のバックライト、照明、各種センサー、プリンター、コピー機などの光源、車両用計器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾または各種ライトなどに効果的に適用され得る。
本出願は、優れた加工性及び作業性を示しながら、硬化し、優れた光抽出効率、クラック耐性、硬度、耐熱衝撃性及び接着性を示し、苛酷条件で長時間優れた信頼性を示し、白濁及び表面でのべたつきなどが防止される硬化物を提供することができる。また、本出願は、蛍光体や光変換物質が添加される場合にも、その沈降を防止しながら透明度に優れた硬化物を形成する硬化性組成物を提供することができる。
以下、実施例及び比較例を通じて上記硬化性組成物をより詳しく説明するが、上記硬化性組成物の範囲が下記実施例によって制限されるものではない。
本実施例の項目で、Viは、ビニル基を示し、Phは、フェニル基を示し、Meは、メチル基を示し、Epは、エポキシ基を示す。
1.素子特性評価
ポリフタルアミド(PPA)で製造された6030 LEDパッケージを使用して素子特性を評価する。ポリフタルアミドコップ内に硬化性組成物をディスフェンシングし、70℃で30分間維持した後、さらに150℃で1時間維持して硬化させ、表面実装型LEDを製造する。その後、下記提示された方法によって熱衝撃テストと長期信頼性テストを進行する。
(1)熱衝撃テスト
LEDを−40℃で30分間維持し、さらに100℃で30分間維持することを1サイクルにして、上記を10回、すなわち10サイクル繰り返した後、室温で維持し、剥離状態を調査し、耐熱衝撃性を評価する。評価時には、同一硬化性組成物で製造されたLED 10個に対してそれぞれ上記のような試験を行い、剥離されたLEDの数を下記表1に記載した。
(2)長期信頼性テスト
LEDを85℃及び85%相対湿度の条件で維持した状態で30mAの電流を流しながら200時間動作させる。次いで、動作前の初期輝度に対して上記動作後の後期輝度の減少率を測定し、下記基準によって評価する。
〈評価基準〉
○:初期輝度に対して輝度減少率が10%以下
×:初期輝度に対して輝度減少率が10%超過
2.光透過度測定
実施例及び比較例の硬化性組成物にシリカを2重量%の比率で混合し、基板にコーティングした後、60℃で30分間維持し、さらに150℃で1時間維持することによって硬化させて、厚さが1mmである板状の試験片を製造する。常温でUV−VISスペクトロメーター(spectrometer)を使用して450nm波長に対する上記試験片の厚さ方向の光透過率を測定し、下記基準によって評価する
〈光透過度評価基準〉
○:光透過度が85%以上の場合
×:光透過度が85%未満の場合
3.素子輝度特性評価
ポリフタルアミド(PPA)で製造された5630 LEDパッケージを使用して素子特性を評価する。ポリフタルアミドコップ内に蛍光体を含む硬化性組成物をディスフェンシングし、60℃で30分間維持した後、さらに150℃で1時間維持することによって硬化させ、表面実装型LEDを製造する。その後、20mAの電流を流しながら素子の輝度を測定する。
〈輝度評価基準〉
○:輝度が60ml以上の場合
×:輝度が60ml未満の場合
4.屈折率の評価
硬化性組成物で粒子成分を除いた組成物または当該硬化物の屈折率は、アッベ屈折計(商品名:4T、製造社:ATAGO社)を使用して製造社のマニュアルによって450nmの波長の光に対して測定する。また、粒子の屈折率は、屈折率標準溶液(商品名:Refractive Index LiquidsRF−1、製造社:Cargille LABS)を使って製造社のマニュアルによって450nmの波長の光に対して測定する。
(実施例1)
下記化学式1〜4の化合物を混合し、水素ケイ素化反応によって硬化することができる硬化性組成物を製造した(配合量:化学式1:100g、化学式2:10g、化学式3:200g、化学式4:60g)。次いで、Pt(0)の含量が10ppmになるように触媒(Platinum(0)−1、3−divinyl−1、1、3、3−tetramethyldisiloxane)を配合し、均一に混合した。その後、平均粒径が20nm程度であり、屈折率が1.50であるアルミノシリケート粒子2gをさらに配合した後、均一に混合し、硬化性組成物を製造した。上記製造された硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53であった。
[化学式1]
(ViMeSiO1/2(ViMeSiO2/2(PhMeSiO2/240
[化学式2]
(ViMeSiO1/2(EpSiO3/2(MePhSiO2/220
[化学式3]
(ViMeSiO1/2(PhSiO2/20.5(PhSiO3/2(SiO4/2
[化学式4]
(HMeSiO1/2(PhSiO2/21.5
(実施例2)
下記化学式5〜8で表示される化合物を配合し、水素ケイ素化反応によって硬化することができる硬化性組成物を製造(配合量:化学式5:100g、化学式6:50g、化学式7:20.7g、化学式8:3.5g)したことを除いて、実施例1と同一の方式で硬化性組成物を製造した。上記硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
[化学式5]
[ViMeSiO1/2[MeSiO2/2[PhSiO2/210[PhMeSiO2/2
[化学式6]
[ViMeSiO2/2][PhMeSiO2/2][PhSiO3/210[ViMeSiO1/2
[化学式7]
[HMeSiO1/2[PhSiO2/2
[化学式8]
[ViMeSiO1/2[EpSiO3/2[PhMeSiO2/210
(実施例3)
化学式5の化合物100g、化学式6の化合物100g、化学式7の化合物31.2g及び化学式8の化合物4.7gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例4)
化学式5の化合物100g、化学式6の化合物300g、化学式7の化合物73.3g及び化学式8の化合物9.7gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例5)
化学式5の化合物100g、化学式6の化合物700g、化学式7の化合物157.2g及び化学式4の化合物19.6gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例6)
下記化学式9の化合物100g、上記化学式6の化合物50g、上記化学式7の化合物13.5g及び化学式8の化合物3.4gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
[化学式9]
[ViMeSiO1/2[MeSiO2/240[PhSiO2/230[PhMeSiO2/228
(実施例7)
上記化学式9の化合物100g、化学式6の化合物100g、化学式7の化合物23.9g及び化学式8の化合物4.6gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記硬化性組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例8)
化学式9の化合物100g、化学式6の化合物300g、化学式7の化合物64.1g及び化学式8の化合物9.5gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記でアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例9)
上記化学式9の化合物100g、化学式6の化合物700g、化学式7の化合物145.2g及び化学式8の化合物19.2gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例10)
下記化学式10で表示される化合物100g、化学式6の化合物50g、化学式7の化合物37.2g及び化学式8の化合物3.9gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記組成物においてアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
[化学式10]
[ViMeSiO1/2[ViMeSiO2/2[PhMeSiO2/220
(実施例11)
化学式10の化合物100g、化学式6の化合物100g、化学式7の化合物47.8g及び化学式8の化合物5.1gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記でアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例12)
化学式10の化合物100g、化学式6の化合物300g、化学式7の化合物89.7g及び化学式8の化合物10.0gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記でアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例13)
化学式10の化合物100g、化学式6の化合物700g、化学式7の化合物173.6g及び化学式8の化合物19.8gを混合したことを除いて、実施例2と同一に硬化性組成物を製造した。上記でアルミノシリケート粒子を除いた組成物の硬化物の屈折率は、約1.53〜1.55であった。
(実施例14)
アルミノシリケート粒子の代わりに、平均粒径が20nmであり、屈折率が1.43であるシリカ粒子を使用したことを除いて、実施例1と同一の方式で硬化性組成物を製造した。
(実施例15)
アルミノシリケート粒子を約10g程度の比率で配合したことを除いて、実施例1と同一の方式で硬化性組成物を製造した。
(比較例1)
アルミノシリケート粒子の代わりに、平均粒径が20nmであり、屈折率が2.1であるジルコニア粒子を使用したことを除いて、実施例2と同一の方式で硬化性組成物を製造した。
(比較例2)
アルミノシリケート粒子を使用しないことを除いて、実施例1と同一の方式で硬化性組成物を製造した。
(比較例3)
アルミノシリケート粒子の代わりに、平均粒径が20nmであり、屈折率が1.41であるシリカ粒子を使用したことを除いて、実施例1と同一の方式で硬化性組成物を製造した。
(比較例4)
アルミノシリケート粒子を約35g程度の比率で配合したことを除いて、実施例1と同一の方式で硬化性組成物を製造した。
上記製造された硬化性組成物に対する評価結果を下記表1に整理して記載した。
Figure 0005907262

Claims (13)

  1. (A)ケイ素原子に結合しているアリール基及び脂肪族不飽和結合を有し、下記化学式4または化学式5の平均組成式で示される、部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン、並びに、ケイ素原子に結合しているアリール基及び脂肪族不飽和結合を有し、下記化学式4または化学式5の平均組成式で示され、化学式4または化学式5中のn、o、及びhが0(ゼロ)であり、化学式4及び化学式5においてm/(m+n+o)及び(f+g)/(f+g+h)が1である、線形構造を有するポリオルガノシロキサン;
    (B)前記(A)の部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン及び線形構造を有するポリオルガノシロキサン100重量部に対して0.1重量部〜15重量部の下記数式1を満たす粒子;並びに
    (C)下記化学式13の平均組成式を有する架橋型ポリオルガノシロキサン、
    含む硬化性組成物
    [数式1]
    |A−B|≦0.1
    前記数式1で、Aは、前記粒子を除いた前記硬化性組成物または当該硬化物の屈折率であり、Bは、前記粒子の屈折率である。
    [化学式4]
    (R11 SiO1/2(R11 SiO2/2(R11SiO3/2(SiO4/2
    上記化学式4で、R11は、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、R11のうち少なくとも1つは、アルケニル基であり、R11のうち少なくとも1つは、アリール基であり、l、m、n及びoの総合計(l+m+n+o)は、1であり、lは、0〜0.5であり、mは、0〜0.98であり、nは、0.01〜0.30であり、oは、0〜0.2であり、m/(m+n+o)は、0.7〜1である。
    [化学式5]
    (R1213 SiO1/2(R1415SiO2/2(R16 SiO2/2(R17SiO3/2
    上記化学式5で、R12は、1価炭化水素基であり、R13は、炭素数1〜4のアルキル基であり、R14は、アルキル基、アルケニル基またはアリール基であるか、またはアリール基であり、R15は、アリール基であり、R16は、アルキル基であり、R17は、1価炭化水素基であり、e、f、g、及びhの総合計(e+f+g+h)は、1であり、eは、0.01〜0.15であり、fは、0〜0.97であり、gは、0〜0.97であり、hは、0.01〜0.30であり、(f+g)/(f+g+h)は、0.7〜1である。
    [化学式13]
    (R 22 SiO 1/2 (R 22 SiO 2/2 (R 22 SiO 3/2 (SiO 4/2
    上記化学式13で、R 22 は、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、R 22 のうち少なくとも1つは、アルケニル基であり、R 22 のうち少なくとも1つは、アリール基であり、a、b、c及びdの総合計(a+b+c+d)は、1であり、aは、0〜0.5であり、bは、0〜0.3であり、cは、0.3〜0.95であり、dは、0〜0.2であり、b/(b+c+d)は、0.3以下であり、c/(c+d)は、0.8以上である。
  2. 前記(A)の部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン及び線形構造を有するポリオルガノシロキサンのケイ素原子に結合しているすべての官能基のモル数に対する、前記部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン及び線形構造を有するポリオルガノシロキサンのケイ素原子に結合しているすべてのアリール基のモル数の比率が30%〜60%である、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 前記(A)の部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン及び線形構造を有するポリオルガノシロキサンは、下記化学式3のシロキサン単位を含み、下記化学式3のシロキサン単位のモル数(D)及び前記部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン及び線形構造を有するポリオルガノシロキサンに含まれている全二官能性シロキサン単位のモル数(D)の比率(D/D × 100)が30%以上である、請求項1に記載の硬化性組成物:
    [化学式3]
    (R10SiO2/2
    上記化学式3で、Rは、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、R10は、アリール基である。
  4. 上記化学式3のシロキサン単位のR及びR10がいずれもアリール基である、請求項3に記載の硬化性組成物。
  5. 前記(A)の部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサン及び線形構造を有するポリオルガノシロキサンは、下記化学式7〜9の化合物を含む混合物の重合反応物である、請求項1に記載の硬化性組成物:
    Figure 0005907262
    Figure 0005907262
    Figure 0005907262
    上記化学式7でR 及びR は、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基、または1価炭化水素基であり、oは3〜6であり、
    上記化学式8及び9で、R及びRは、アルキル基であり、R及びRは、アリール基であり、pは、3〜6の数であり、qは、3〜6の数である。
  6. 前記部分架橋構造を有するポリオルガノシロキサンは、前記化学式7〜9の化合物に加えて、下記化学式10で表示される化合物、または下記化学式11の平均組成式を有するポリオルガノシロキサンをさらに含む混合物の重合反応物である、請求項5に記載の硬化性組成物:
    [化学式10]
    [RSiO3/2
    [化学式11]
    [R SiO1/2[RSiO3/2
    化学式10及び11で、R、R及びRは、それぞれ独立して、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、イソシアネート基または1価炭化水素基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、pは、1〜3であり、qは、1〜10である。
  7. 前記粒子は、屈折率が1.45以上である、請求項1に記載の硬化性組成物。
  8. 前記粒子は、シリカ、オルガノシリカ、アルミナ、アルミノシリカ、チタニア、ジルコニア、酸化セリウム、酸化ハフニウム、五酸化ニオブ、五酸化タンタル、酸化インジウム、酸化錫、酸化インジウム錫、酸化亜鉛、ケイ素、亜鉛黄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミノシリケートまたは酸化マグネシウムである、請求項1に記載の硬化性組成物。
  9. (D)下記化学式14のケイ素化合物または下記化学式15の平均組成式を有するケイ素化合物をさらに含む、請求項1に記載の硬化性組成物:
    [化学式14]
    23 SiO(R23 SiO)SiR23
    [化学式15]
    (R24 SiO1/2(R24 SiO2/2(R24SiO3/2(SiO
    上記化学式14及び15で、R23は、それぞれ独立して、水素または1価炭化水素基であり、R23のうち少なくとも2つは、水素原子であり、R23のうち少なくとも1つは、アリール基であり、nは、1〜100であり、R24は、それぞれ独立して、水素または1価炭化水素基であり、R24のうち少なくとも2つは、水素原子であり、R24のうち少なくとも1つは、アリール基であり、a、b、c及びdの総合計(a+b+c+d)は、1であり、aは、0.1〜0.8であり、bは、0〜0.5であり、cは、0.1〜0.8であり、dは、0〜0.2であり、且つ、c及びdは、同時に0ではない。
  10. 光変換物質をさらに含む、請求項1に記載の硬化性組成物。
  11. 硬化された請求項1に記載の硬化性組成物で封止された光素子を含む光半導体パッケージ。
  12. 請求項11に記載の光半導体パッケージをバックライトユニットに含む液晶ディスプレイ。
  13. 請求項11に記載の光半導体パッケージを含む照明器具。
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