JP6565818B2 - ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン及びその製造方法並びに付加硬化型シリコーン組成物 - Google Patents
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Description
また、本発明は、付加硬化型シリコーン組成物、及び該組成物の硬化物を備える半導体装置に関する。特には、末端ヒドロシリル基を分子内に複数個有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを含有する付加硬化型シリコーン組成物に関する。
また、本発明は、硬化速度を向上させるための多数の末端SiH基と、硬化物の脆弱性を解決するためのSiO2/2単位を同一分子内に有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いた付加硬化型シリコーン組成物、及び該組成物の硬化物によって半導体素子が封止された高信頼性を有する半導体装置を提供することを他の目的とする。
〔1〕
下記一般式(1)
で示される基であり、M’は独立に、R2又はMHで表される基であり、cは0〜4の整数である。〕
で示される基であり、a及びa’はそれぞれ2又は3の整数であり、但し、a、a’は同時に0にはならない。bは1〜50の整数である。]
で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
〔2〕
上記一般式(1)において、一分子中に含まれるR1の全てが炭素数6〜12の芳香族一価炭化水素基である〔1〕記載のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
〔3〕
上記一般式(1)において、bが1〜25である〔1〕又は〔2〕記載のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
〔4〕
上記一般式(1)において、bが1〜5である〔3〕記載のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
〔5〕
下記一般式(2)
で示される有機ケイ素化合物と、下記一般式(3)
で示される有機ケイ素化合物とを塩基性触媒存在下で縮合反応させた後、下記一般式(4)及び/又は(5)
で示される有機ケイ素化合物によって末端封鎖する工程を経て合成されることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の式(1)で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの製造方法。
〔6〕
下記(A)〜(C)成分
(A)下記式(11)で示される一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン、
(B)下記式(1)
で示される基であり、M’は独立に、R2又はMHで表される基であり、cは0〜4の整数である。〕
で示される基であり、a及びa’はそれぞれ2又は3の整数であり、但し、a、a’は同時に0にはならない。bは1〜50の整数である。]
で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン;(A)成分中のアルケニル基の個数に対する(B)成分中のヒドロシリル基の個数が0.4〜4となる量、及び
(C)ヒドロシリル化触媒;触媒量
を含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。
〔7〕
更に、(D)成分として、下記式(12)
(R11 3SiO1/2)o(R11 2SiO2/2)p(R11SiO3/2)q(SiO4/2)r (12)
(式中、R11は上記と同じであり、但しR11の少なくとも2個はアルケニル基であり、oは0〜100の整数であり、pは0〜300の整数であり、qは0〜200の整数であり、rは0〜200の整数であり、1≦q+r≦400、2≦o+p+q+r≦800であり、但し、o、p、q及びrは、上記オルガノポリシロキサンが一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する値である。)
で示される一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する、網目構造を有するオルガノポリシロキサンを、上記(A)成分100質量部に対して5〜900質量部となる量、且つ、上記(A)成分及び該(D)成分中のアルケニル基の合計個数に対する上記(B)成分中のヒドロシリル基の合計個数が0.4〜4となる量含むことを特徴とする〔6〕記載の付加硬化型シリコーン組成物。
〔8〕
更に、(E)成分として、下記式(13)
で示される直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサンを、(A)成分、又は(A)成分及び(D)成分中のアルケニル基の合計個数に対して、(B)成分及び(E)成分中のヒドロシリル基の合計個数が0.4〜4となる量、且つ、(B)成分及び(E)成分中の合計質量に対する(E)成分の割合が10〜99質量%となる量含むことを特徴とする〔6〕又は〔7〕記載の付加硬化型シリコーン組成物。
〔9〕
上記式(1)において、一分子中に含まれるR1の全てが炭素数6〜12の芳香族一価炭化水素基であることを特徴とする〔6〕〜〔8〕のいずれかに記載の付加硬化型シリコーン組成物。
〔10〕
上記式(1)において、bが1〜25であることを特徴とする〔6〕〜〔9〕のいずれかに記載の付加硬化型シリコーン組成物。
〔11〕
上記式(1)において、bが1〜5であることを特徴とする〔10〕記載の付加硬化型シリコーン組成物。
〔12〕
〔6〕〜〔11〕のいずれかに記載の付加硬化型シリコーン組成物を硬化して得られる硬化物を備える半導体装置。
また、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、末端SiH基を同一分子内に多数有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを架橋剤として用いることで、素早い硬化速度を実現できるため、付加硬化型シリコーン組成物を用いる分野、例えば半導体封止分野などで生産性を向上させることができる。また、上記ヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンは、SiO2/2単位を分子内に含むために、硬化物に靱性を持たせることができ、信頼性に優れる硬化物を提供することができる。従って、本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物で半導体素子を封止することにより、信頼性に優れる半導体装置を短時間で生産することができる。
本発明のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンは、下記一般式(1)で示され、一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するものである。
で示される基であり、M’は独立に、R2又はMHで表される基であり、cは0〜4の整数である。〕
上記式(1)で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンは、下記一般式(2)
で示される有機ケイ素化合物と、下記一般式(3)
で示される有機ケイ素化合物とを塩基性触媒存在下で縮合反応させた後、下記一般式(4)及び/又は(5)
で示される有機ケイ素化合物によって末端封鎖する工程により簡便に合成できる。
上記式(2)で示される有機ケイ素化合物の例としては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン−1,3−ジオール、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン−1,5−ジオールなどのα,ω−ジヒドロキシジメチルポリシロキサン、メチルフェニルシランジオール、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリフェニルトリシロキサン−1,5−ジオールなどのα,ω−ジヒドロキシメチルフェニルポリシロキサン、ジフェニルシランジオール、1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン−1,3−ジオールなどのα,ω−ジヒドロキシジフェニルポリシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジフェニルジシロキサン−1,3−ジオール、3,3−ジメチル−1,1,5,5−テトラフェニルトリシロキサン−1,5−ジオールなどのα,ω−ジヒドロキシジメチル−ジフェニルポリシロキサンが挙げられる。中でも、ジフェニルシランジオールが好ましい。
R4は互いに独立に、水素原子、炭素数1〜6の脂肪族一価炭化水素基又は炭素数6〜12の芳香族一価炭化水素基であり、上述したR2と同様のものが例示でき、メチル基、エチル基、水素原子が好ましい。
d及びeはそれぞれ0〜4の整数であり、1≦d+e≦4である。dとeの好ましい値としては、d=1、かつe=0、又はd=0、かつe=1である。
金属元素化合物触媒として、具体的には、水酸化ラジウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ベリリウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、水酸化ランタン(III)、水酸化セリウム(IV)、水酸化ジルコニウム(IV)、水酸化鉄(II)、水酸化鉄(III)、水酸化コバルト(II)、水酸化ニッケル(II)、水酸化銅(II)、水酸化金(III)、水酸化亜鉛(II)、水酸化カドミウム(II)、水酸化アルミニウム(III)、水酸化インジウム(III)、水酸化タリウム(I)、水酸化鉛(II)、水酸化ビスマス(III)、酸化マンガン(IV)、酸化鉄(II)、及び酸化銅(II)が挙げられる。中でも、入手性などの観点から、周期表第2族元素の水酸化物、及び周期表第3〜第15族に属する金属元素の水酸化物が好ましい。特には、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化ランタン(III)、水酸化アルミニウム(III)、水酸化鉄(II)、水酸化鉄(III)、及び水酸化銅(II)が好ましい。また、水酸化バリウム八水和物、水酸化バリウム一水和物、及び水酸化ストロンチウム八水和物等の上記周期表第2族元素の水酸化物の水和物も好ましい。
Xの加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜10のアルコキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基等の炭素数2〜10のアルコキシアルコキシ基、アセトキシ基等の炭素数1〜10のアシロキシ基、イソプロペノキシ基等の炭素数2〜10のアルケニルオキシ基、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子などが挙げられ、Xとしては水酸基、塩素原子、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
上記式(5)で示される有機ケイ素化合物の例としては、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニル−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサンなどのジシロキサン類;1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニル−1,3−ジメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラフェニルジシラザンなどのシラザン類が挙げられる。中でも、入手の容易さから1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。
また、酸触媒としては、硫酸、塩酸、酢酸が好ましく、特には硫酸、塩酸が好ましい。上記触媒の量は、末端封鎖反応が十分進行する量であればよく、特に限定されないが、水と酸触媒の合計質量に対して0.01〜20質量%となる量が好ましく、0.5〜10質量%となる量がより好ましい。触媒の量が上記範囲内であれば、末端封鎖反応において十分な触媒効果を得ることができるため好ましい。
このシリコーン組成物は、
(A)アルケニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン、
(B)上記式(1)のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン、
(C)ヒドロシリル化触媒
を含む。以下、これらの成分について詳述する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物に用いられる(A)成分は、下記式(11)で示される一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する直鎖状オルガノ(ポリ)シロキサンである。
なお、アルケニル基は、分子鎖末端にあっても側鎖(分子鎖途中)にあっても、その両方にあってもよいが、分子鎖末端に少なくとも2個有するものであることが好ましい。
好適なアルケニル基含有シランの例としては、ジメチルビニルクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、トリビニルクロロシラン、ビニルメチルフェニルクロロシラン及びこれらのアルコキシ体やシラノール体であり、好適なアルケニル基含有シロキサンの例としては、上記アルケニル基含有シラン単位を含んでいるダイマー、オリゴマー、ポリマーであり、好適なアルケニル基含有シラザンの例としては、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジビニルジメチルジフェニルジシラザンである。
上記アルケニル基含有有機ケイ素化合物と共縮合される、他のシラン及びシロキサンとしては特に限定されるものでないが、ハロゲン原子や酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含む一価炭化水素基を有するシランを好適に用いることができる。例えば、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリフェニルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、フェニルジメチルクロロシラン、フェニルメチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、トリエチルクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、シクロヘキシルメチルジクロロシラン及びこれらのアルコキシ体やシラノール体、トリフルオロプロピルメチルジメトキシシラン、β−シアノエチルメチルジメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。また、シロキサン類としては、これらのオリゴマーやポリマーも好適に用いることができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物に用いられる(B)成分は、下記式(2)で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンであり、該成分は架橋剤として作用するものである。
ここで、(B)成分は、上述した式(1)で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンであるので、その説明は省略する。
なお、本発明の付加硬化型シリコーン組成物が後述する(D)成分を含む場合は、(A)成分及び(D)成分のアルケニル基の合計個数に対する(B)成分中のヒドロシリル基の個数が上記範囲となる量であればよい。
また、本発明の付加硬化型シリコーン組成物が後述する(E)成分を含む場合は、(A)成分、又は(A)成分及び(D)成分中のアルケニル基の合計個数に対して、(B)成分及び(E)成分中のヒドロシリル基の合計個数が上記範囲となる量であればよい。
またこの場合、(B)成分及び(E)成分中の合計質量に対する(B)成分の割合は、1〜90質量%であるのが好ましく、より好ましくは2〜50質量%であり、更に好ましくは3〜20質量%である。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物に用いられる(C)成分は、ヒドロシリル化触媒である。該触媒は、従来公知のものであればよく、特に限定されない。中でも、白金族金属単体及び白金族金属化合物から選ばれる触媒が好ましい。例えば、白金(白金黒を含む)、塩化白金、塩化白金酸、白金−ジビニルシロキサン錯体等の白金−オレフィン錯体、及び白金−カルボニル錯体等の白金触媒、パラジウム触媒、及びロジウム触媒等が挙げられる。これらの触媒は、単独で使用しても2種以上を組み合わせて使用してもよい。中でも特に好ましくは、塩化白金酸、及び白金−ジビニルシロキサン錯体等の白金−オレフィン錯体である。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、(D)下記式(12)で示される一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する、網目構造を有するオルガノポリシロキサンを配合することができる。
(R11 3SiO1/2)o(R11 2SiO2/2)p(R11SiO3/2)q(SiO4/2)r (12)
(式中、R11は上記と同じであり、但しR11の少なくとも2個はアルケニル基であり、oは0〜100の整数であり、pは0〜300の整数であり、qは0〜200の整数であり、rは0〜200の整数であり、1≦q+r≦400、2≦o+p+q+r≦800であり、但し、o、p、q及びrは、上記オルガノポリシロキサンが一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する値である。)
なお、アルケニル基は、R11 3SiO1/2単位にあっても、R11 2SiO2/2単位にあっても、R11SiO3/2単位にあっても、これら複数にあってもよいが、R11 3SiO1/2単位に有することが好ましい。
アルケニル基含有シランとしては、好ましくは、ジメチルビニルクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、トリビニルクロロシラン、ビニルメチルフェニルクロロシラン及びこれらのアルコキシ体やシラノール体が挙げられる。アルケニル基含有シロキサンとしては、好ましくは、上記アルケニル基含有シラン単位を含んでいるダイマー、オリゴマー、ポリマーが挙げられる。アルケニル基含有シラザンとしては、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジビニルジメチルジフェニルジシラザンが挙げられる。
上記アルケニル基含有有機ケイ素化合物と共縮合される、他のシラン及びシロキサンとしては特に限定されるものでないが、ハロゲン原子や酸素原子、窒素原子、硫黄原子を含む一価炭化水素基を有するシランを好適に用いることができる。例えば、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリフェニルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、フェニルジメチルクロロシラン、フェニルメチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、テトラクロロシラン、トリエチルクロロシラン、ジエチルジクロロシラン、エチルトリクロロシラン、シクロヘキシルメチルジクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン及びこれらのアルコキシ体やシラノール体、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリメトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシ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メトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどが使用できる。また、シロキサンとして、これらのオリゴマーやポリマーも好適に用いることができる。
更に(A)成分及び(D)成分のアルケニル基の合計個数に対する(B)成分中のヒドロシリル基の個数が0.4〜4となる量が好ましく、より好ましくは0.6〜3となる量、更に好ましくは0.8〜2となる量である。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、任意成分として、上記(B)成分以外に、下記式(13)で示される直鎖状のオルガノハイドロジェン(ポリ)シロキサンを含んでいてもよい。
sは0〜100の整数であり、好ましくは1〜75の整数であり、更に好ましくは1〜50の整数である。
なお、SiH基は、分子鎖末端にあっても側鎖(分子鎖途中)にあっても、その両方にあってもよい。
更に(B)成分及び(E)成分中の合計質量に対する(E)成分の割合は10〜99質量%であるのが好ましく、より好ましくは50〜98質量%であり、更に好ましくは80〜97質量%である。この範囲内であれば、(B)成分による硬化速度向上の効果を十分に得ることができ、且つ耐クラック性に優れた硬化物を得ることができる。
蛍光体は、特に制限されるものでなく、従来公知の蛍光体を使用すればよい。例えば、半導体素子、特に窒化物系半導体を発光層とする半導体発光ダイオードからの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであることが好ましい。このような蛍光体としては、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類金属ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類金属硫化物蛍光体、アルカリ土類金属チオガレート蛍光体、アルカリ土類金属窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、又は、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体蛍光体、Ca−Al−Si−O−N系オキシ窒化物ガラス蛍光体等から選ばれる1種以上であることが好ましい。
Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される酸窒化物系蛍光体としては、MSi2O2N2:Eu(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種である)が挙げられる。
Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体としては、M5(PO4)3X:R(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種である。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種である。Rは、Eu、Mn、Eu及びMnのいずれか1以上である)が挙げられる。
アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体としては、SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、及びBaMgAl10O17:R(Rは、Eu、Mn、Eu及びMnのいずれか1以上である)が挙げられる。
アルカリ土類金属硫化物蛍光体としては、La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、及びGd2O2S:Euなどが挙げられる。
Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体としては、Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、及び(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceの組成式で表されるYAG系蛍光体が挙げられる。また、Yの一部もしくは全部をTb、Lu等で置換したTb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ceなどもある。
上記蛍光体は、所望に応じてEuに代えて、又は、Euに加えてTb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Tiから選択される1種以上を含有させることができる。
また、上記蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、効果を有する蛍光体を使用することもできる。
無機充填材としては、例えば、シリカ、ヒュームドシリカ、ヒュームド二酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、酸化第二鉄、及び酸化亜鉛等を挙げることができる。これらは、1種単独で又は2種以上を併せて使用することができる。
無機充填材を配合する場合の配合量は特に制限されないが、例えば、(A)〜(C)成分の合計100質量部あたり20質量部以下、好ましくは0.1〜10質量部の範囲で適宜配合すればよい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、接着性を付与するため、必要に応じて接着助剤を含有してよい。接着助剤としては、例えば、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子、アルケニル基から選ばれる置換基の1種以上と、アルコキシ基、エポキシ基又は窒素原子を含有する置換基の1種以上を有するオルガノシロキサンオリゴマーが挙げられる。該オルガノシロキサンオリゴマーは、ケイ素原子数4〜50個であることが好ましく、より好ましくは4〜20個である。
また、接着助剤として、下記式(14)で示されるオルガノオキシシリル変性イソシアヌレート化合物、及びその加水分解縮合物(オルガノシロキサン変性イソシアヌレート化合物)も使用することができる。
また、接着助剤を配合する場合の配合量として、本接着助剤を含む全組成物中のアルケニル基の合計個数に対して、全組成物中のヒドロシリル基の合計個数が0.4〜4となる量が好ましく、0.6〜3となる量がより好ましく、0.8〜2となる量が更に好ましい。
更に(A)、(B)、(D)及び(E)成分の合計質量に対して接着助剤成分の割合は、0.05〜10質量%であるのが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量%であり、更に好ましくは0.2〜3質量%である。この範囲内であれば、本発明のシリコーン組成物の効果を損なうことなく、接着力を向上することができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、反応性を制御して貯蔵安定性を高めるために、硬化抑制剤を含んでよい。硬化抑制剤としては、トリアリルイソシアヌレート、アルキルマレエート、アセチレンアルコール類、及びそのシラン変性物及びシロキサン変性物、ハイドロパーオキサイド、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾール、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる化合物が挙げられる。
硬化抑制剤を配合する場合の配合量は、(A)〜(C)成分の合計100質量部あたり、0.001〜1質量部が好ましく、より好ましくは0.005〜0.5質量部である。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、上記成分のほかに、その他の添加剤を配合することができる。その他の添加剤としては、例えば、老化防止剤、ラジカル禁止剤、難燃剤、界面活性剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、増粘剤、可塑剤、酸化防止剤、熱安定剤、導電性付与剤、帯電防止剤、放射線遮断剤、核剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤、有機溶剤等が挙げられる。これらの任意成分は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
[GPC測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6mL/min
カラム:TSK Guardcolumn SuperH−L
TSKgel SuperH4000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH3000(6.0mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperH2000(6.0mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:20μL(試料濃度:0.5質量%−テトラヒドロフラン溶液)
検出器:示差屈折率計(RI)
Si−Hの量[mol/100g]=1/{(0.2[g])×0.0821[atm・dm3・mol-1・K-1]×(25+273[K])/(1[atm])×VH[dm3]}
下記に示したVi価(mol/100g)は、化合物の400MHzの1H−NMRスペクトルを測定し、ジメチルスルホキシドを内部標準として得られた水素原子の積分値から計算したものである。1H−NMR測定は、ULTRASHIELDTM400PLUS(BRUKER社製)を使用して行った。
上記(1)のジフェニルシランジオール216.31g(1.0mol)、及び上記(8)のテトラメトキシシラン608.90g(4.0mol)を混合し、撹拌しながら温度を10℃に調節した。その後、Ca(OH)2を10g加え、10℃で16時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のテトラメトキシシランを減圧留去した後、10℃以下で上記(14)の1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン483.60g(3.6mol)を加えてよく撹拌した。次いで、10℃以下を保つように3質量%−硫酸水200gを滴下した後、25℃で8時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=926、Si−H基量=0.84[mol/100g]であった。得られた生成物の1H−NMRスペクトル及びGPCチャートを、それぞれ図1及び図2に示す。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):38.1、Si−H(4〜5ppm):6.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):12.2であった。
上記(1)のジフェニルシランジオール216.31g(1.0mol)、及び上記(7)のトリメトキシシラン484.77g(4.0mol)、トルエン200g、メタノール60gを混合し、撹拌しながら温度を30℃に調節した。その後、Mg(OH)2を10g加え、30℃で8時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のトリメトキシシランを減圧留去した後、0〜10℃まで冷却し、上記(14)の1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン322.40g(2.4mol)を加えてよく撹拌した。次いで、10℃以下を保つように3質量%−硫酸水150gを滴下した後、25℃で8時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=769、Si−H基量=1.01[mol/100g]であった。得られた生成物の1H−NMRスペクトル及びGPCチャートを、それぞれ図3及び図4に示す。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):23.5、Si−H(4〜5ppm):6.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):13.6であった。
上記(2)の両末端ヒドロキシ基含有ジフェニルポリシロキサン612.89g(1.0mol)、及び上記(7)のトリメトキシシラン484.77g(4.0mol)、トルエン400g、メタノール60gを混合し、撹拌しながら温度を30℃に調節した。その後、Mg(OH)2を20g加え、30℃で16時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のトリメトキシシランを減圧留去した後、0〜10℃まで冷却し、上記(14)の1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン322.40g(2.4mol)を加えてよく撹拌した。次いで、10℃以下を保つように3質量%−硫酸水150gを滴下した後、25℃で8時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=1,216、Si−H基量=0.60[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):24.3、Si−H(4〜5ppm):6.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):34.1であった。
上記(1)のジフェニルシランジオール216.31g(1.0mol)、及び上記(9)のメチルトリメトキシシラン544.90g(4.0mol)、トルエン200g、メタノール60gを混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、Ca(OH)2を10g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のメチルトリメトキシシランを減圧留去した後、0〜10℃まで冷却し、上記(14)の1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン322.40g(2.4mol)を加えてよく撹拌した。次いで、10℃以下を保つように3質量%−硫酸水150gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=809、Si−H基量=0.66[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):26.0、Si−H(4〜5ppm):4.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):12.9であった。
上記(1)のジフェニルシランジオール216.31g(1.0mol)、及び上記(10)のフェニルトリメトキシシラン793.17g(4.0mol)、トルエン200g、メタノール60gを混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、Sr(OH)2を15g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のフェニルトリメトキシシランを減圧留去した後、0〜10℃まで冷却し、上記(14)の1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン322.40g(2.4mol)を加えてよく撹拌した。次いで、10℃以下を保つように3質量%−硫酸水150gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=984、Si−H基量=0.52[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):25.8、Si−H(4〜5ppm):4.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):23.3であった。
上記(1)のジフェニルシランジオール216.31g(1.0mol)、及び上記(11)のメチルトリメトキシシランオリゴマー905.54g(4.0mol)、メタノール60gを混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、Ca(OH)2を20g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のメチルトリメトキシシランオリゴマーを減圧留去した後、0〜10℃まで冷却し、上記(13)のジメチルクロロシラン681.24g(7.2mol)を加えてよく撹拌した。次いで、20℃以下を保つように15質量%−塩酸水400gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=1,029、Si−H基量=0.70[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):45.1、Si−H(4〜5ppm):6.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):10.8であった。
上記(2)の両末端ヒドロキシ基含有ジフェニルポリシロキサン612.89g(1.0mol)、及び上記(12)のテトラメトキシシランオリゴマー1,882.8g(4.0mol)、トルエン400gを混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、Sr(OH)2・8H2Oを25g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のテトラメトキシシランオリゴマーを減圧留去した後、0〜10℃まで冷却し、上記(13)のジメチルクロロシラン1,021.85g(10.8mol)を加えてよく撹拌した。次いで、20℃以下を保つように15質量%−塩酸水400gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=2,377、Si−H基量=0.81[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):116.2、Si−H(4〜5ppm):18.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):30.5であった。
上記(3)の両末端ヒドロキシ基含有メチルフェニルポリシロキサンA971.58g(1.0mol)、及び上記(8)のテトラメトキシシラン608.90g(4.0mol)を混合し、撹拌しながら温度を10℃に調節した。その後、Ca(OH)2を20g加え、10℃で16時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、未反応のテトラメトキシシランを減圧留去した後、10℃以下で上記(14)の1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン483.60g(3.6mol)を加えてよく撹拌した。次いで、10℃以下を保つように3質量%−硫酸水200gを滴下した後、25℃で8時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=1,701、Si−H基量=0.41[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):60.0、Si−H(4〜5ppm):6.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):37.6であった。
上記(4)の両末端ヒドロキシ基含有メチルフェニルポリシロキサンB2,742.5g(1.0mol)、及び上記(12)のテトラメトキシシランオリゴマー1,882.8g(4.0mol)、トルエン1,000gを混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、Sr(OH)2・8H2Oを50g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物から、濾過により触媒を除去し、溶剤及び未反応のテトラメトキシシランオリゴマーを減圧留去した後、トルエン1,000gを加え、0〜10℃まで冷却し、上記(13)のジメチルクロロシラン1,021.85g(10.8mol)を加えてよく撹拌した。次いで、20℃以下を保つように15質量%−塩酸水400gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=4,558、Si−H基量=0.42[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):136.3、Si−H(4〜5ppm):18.0、Si−C6H5(6.8〜7.8ppm):99.6であった。
上記(5)の両末端ヒドロキシ基含有ジメチルポリシロキサンA1,501.18g(1.0mol)、及び上記(11)のメチルトリメトキシシランオリゴマー905.54g(4.0mol)を混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、ベンジルアミンを80g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物に酢酸を0.25mol加えて中和した後、濾過により酢酸アミン塩を除去し、溶剤及び未反応のメチルトリメトキシシランオリゴマーを減圧留去した後、トルエン500gを加え、0〜10℃まで冷却し、上記(13)のジメチルクロロシラン1,021.85g(10.8mol)を加えてよく撹拌した。次いで、20℃以下を保つように15質量%−塩酸水400gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=2,360、Si−H基量=0.27[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):177.6、Si−H(4〜5ppm):6.0であった。
上記(6)の両末端ヒドロキシ基含有ジメチルポリシロキサンB2,382.98g(1.0mol)、及び上記(12)のテトラメトキシシランオリゴマー1,882.8g(4.0mol)を混合し、撹拌しながら温度を60℃に調節した。その後、n−ブチルアミンを140g加え、60℃で8時間反応を行った。得られた生成物に酢酸を0.5mol加えて中和した後、濾過により酢酸アミン塩を除去し、溶剤及び未反応のテトラメトキシシランオリゴマーを減圧留去した後、トルエン500gを加え、0〜10℃まで冷却し、上記(13)のジメチルクロロシラン1021.85g(10.8mol)を加えてよく撹拌した。次いで、20℃以下を保つように15質量%−塩酸水400gを滴下した後、25℃で16時間末端封鎖を行った。水洗、減圧留去によって精製することにより、下記式で示されるヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンを得た。Mw=4,868、Si−H基量=0.36[mol/100g]であった。1H−NMRスペクトルの積分値は、Si−CH3(−0.5〜0.5ppm):358.0、Si−H(4〜5ppm):18.0であった。
触媒以外の上記各成分を表1に記載の配合量で混合して、(C)触媒を組成物全体の質量に対して白金質量として2ppmとなる量加えて更に混合し、シリコーン組成物を調製した。実施例12〜18及び比較例1〜4で調製したシリコーン組成物について、以下に示す試験を行った。なお、表1に記載のH/Viの値は、組成物全体におけるビニル基の合計個数に対するヒドロシリル基の合計個数の比である。
50mm径×10mm厚のアルミシャーレにシリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×4時間の順でステップキュアして硬化物を得た。得られた硬化物の硬さ(デュロメータTypeAもしくはTypeD)をJIS K 6253−3:2012に準拠して測定した。また、上記測定で得られた硬化物の硬さに達成するまでの時間(フルキュア時間)を調べるため、150℃において0〜30分までは5分毎に、30〜120分までは10分毎に硬化物の硬さを同様に測定した。結果を表2、3に記載する。
50mm×20mm×1mm厚のスライドガラス2枚の間に凹型の1mm厚ポリテトラフルオロエチレンスペーサーを挟み、それらを固定した後、シリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×4時間の順でステップキュアして硬化物サンプルを作製した。得られたサンプルの450nmにおける光透過率を分光光度計 U−4100(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)にて測定した。また、作製したサンプルを150℃で1,000時間放置した後の450nmにおける光透過率を測定することでサンプルの耐熱性を評価した。結果を表2、3に記載する。
150mm×200mm×2mm厚の凹型ポリテトラフルオロエチレン金型にシリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×4時間の順でステップキュアして硬化物サンプルを作製した。JIS K 6251:2010に準拠して、EZ TEST(EZ−L、株式会社島津製作所製)を用いて、試験速度500mm/min.、つかみ具間距離80mm、標点間距離40mmの条件でサンプルの引張強さと切断時伸びを測定した。結果を表2、3に記載する。
シリコーン組成物の80℃における貯蔵弾性率G’(Pa)の経時変化をALPHA TECHNOLOGIES APA 2000により測定し、得られた貯蔵弾性率の値から導き出されるTanδの値を時間に対してプロットしたグラフからピークトップの時間を読み取り、この時間をゲル化タイムとした。測定条件は、周波数100cpm、振幅角0.75度で行った。結果を表2、3に記載する。
150mm×200mm×2mm厚の凹型ポリテトラフルオロエチレン金型にシリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×12時間の順でステップキュアして硬化物サンプルを作製した。得られたサンプルをJIS K 7129に準拠して、Lyssy法(装置名L80−5000、Lyssy社製)により水蒸気透過率を測定した。結果を表2、3に記載する。
Tiger3528パッケージ(信越化学工業株式会社製)にシリコーン組成物をディスペンスし、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×4時間の順でステップキュアし、硬化物でパッケージを封止した試験体を製造した。該試験体の20個について、−50℃〜140℃、1,000回のサーマルサイクル試験(TCT)を行い、封止物にクラックが生じた試験体の数を計測した。結果を表2、3に記載する。
上記(A−1)のシリコーンオイル100gに、(B−1)のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン4.5gを混合し、更に塩化白金酸の1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体を白金含有質量として5ppmとなるように加え、THINKY CONDITIONING MIXER((株)シンキー製)にて1分間均一に混合した。調製したシリコーン樹脂溶液(シリコーン組成物)の粘度をJIS Z 8803:2011に準じ、B型粘度計を用いて23℃でのシリコーン組成物の粘度を測定した結果、6.1Pa・sであった。
また、上記シリコーン組成物の硬化物の物性は以下の通りであった。
50mm径×10mm厚のアルミシャーレに、調製したシリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、150℃×4時間の順でステップキュアして、ゴム状の硬化物を得た。得られた硬化物の硬さ(デュロメータTypeA)をJIS K 6253−3:2012に準拠して測定した結果、硬さはTypeA 40であった。
50mm×20mm×1mm厚のスライドガラス2枚の間に凹型の1mm厚ポリテトラフルオロエチレンスペーサーを挟み、それらを固定した後、シリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×4時間の順でステップキュアして硬化物サンプルを作製した。得られたサンプルの450nmにおける光透過率を分光光度計 U−4100(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)にて測定した。結果、波長450nmにおいて透過率は99.1%であった。
150mm×200mm×2mm厚の凹型ポリテトラフルオロエチレン金型に調製したシリコーン組成物を流し込み、60℃×1時間、100℃×1時間、次いで150℃×4時間の順でステップキュアして硬化物サンプルを作製した。JIS K 6251:2010に準拠して、EZ TEST(EZ−L、株式会社島津製作所製)を用いて、試験速度500mm/min.、つかみ具間距離80mm、標点間距離40mmの条件でサンプルの引張強さと切断時伸びを測定した。結果は引張強さが1.5MPaであり、切断時伸びが80%であった。
また、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、短時間で硬化物を与えることができ、生産性の向上に寄与し、その硬化物は、高い透明性と耐熱性、耐クラック性を示すため、高信頼性を有する半導体素子封止用材料として最適である。
Claims (12)
- 下記一般式(1)
で示される基であり、M’は独立に、R2又はMHで表される基であり、cは0〜4の整数である。〕
で示される基であり、a及びa’はそれぞれ2又は3の整数であり、但し、a、a’は同時に0にはならない。bは1〜50の整数である。]
で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。 - 上記一般式(1)において、一分子中に含まれるR1の全てが炭素数6〜12の芳香族一価炭化水素基である請求項1記載のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
- 上記一般式(1)において、bが1〜25である請求項1又は2記載のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
- 上記一般式(1)において、bが1〜5である請求項3記載のヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン。
- 下記一般式(2)
で示される有機ケイ素化合物と、下記一般式(3)
で示される有機ケイ素化合物とを塩基性触媒存在下で縮合反応させた後、下記一般式(4)及び/又は(5)
で示される有機ケイ素化合物によって末端封鎖する工程を経て合成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の式(1)で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサンの製造方法。 - 下記(A)〜(C)成分
(A)下記式(11)で示される一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン、
(B)下記式(1)
で示される基であり、M’は独立に、R2又はMHで表される基であり、cは0〜4の整数である。〕
で示される基であり、a及びa’はそれぞれ2又は3の整数であり、但し、a、a’は同時に0にはならない。bは1〜50の整数である。]
で示される一分子中に少なくとも4個の末端ヒドロシリル基を有するヒドロシリル基含有オルガノポリシロキサン;(A)成分中のアルケニル基の個数に対する(B)成分中のヒドロシリル基の個数が0.4〜4となる量、及び
(C)ヒドロシリル化触媒;触媒量
を含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。 - 更に、(D)成分として、下記式(12)
(R11 3SiO1/2)o(R11 2SiO2/2)p(R11SiO3/2)q(SiO4/2)r (12)
(式中、R11は上記と同じであり、但しR11の少なくとも2個はアルケニル基であり、oは0〜100の整数であり、pは0〜300の整数であり、qは0〜200の整数であり、rは0〜200の整数であり、1≦q+r≦400、2≦o+p+q+r≦800であり、但し、o、p、q及びrは、上記オルガノポリシロキサンが一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する値である。)
で示される一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有する、網目構造を有するオルガノポリシロキサンを、上記(A)成分100質量部に対して5〜900質量部となる量、且つ、上記(A)成分及び該(D)成分中のアルケニル基の合計個数に対する上記(B)成分中のヒドロシリル基の合計個数が0.4〜4となる量含むことを特徴とする請求項6記載の付加硬化型シリコーン組成物。 - 上記式(1)において、一分子中に含まれるR1の全てが炭素数6〜12の芳香族一価炭化水素基であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン組成物。
- 上記式(1)において、bが1〜25であることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン組成物。
- 上記式(1)において、bが1〜5であることを特徴とする請求項10記載の付加硬化型シリコーン組成物。
- 請求項6〜11のいずれか1項記載の付加硬化型シリコーン組成物を硬化して得られる硬化物を備える半導体装置。
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