JP6751368B2 - 付加硬化型シリコーン組成物、該組成物の製造方法、及び光学半導体装置 - Google Patents

付加硬化型シリコーン組成物、該組成物の製造方法、及び光学半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、発光ダイオード(LED)素子等の光学用途向けの封止材料等に好適な付加硬化型シリコーン組成物、該組成物の製造方法、及び該組成物を封止材料として用いた光学半導体装置に関する。
LED素子の封止材料として一般的にエポキシ樹脂が用いられているが、エポキシ樹脂に代わる封止材料として、シリコーン樹脂を使用することが提案されている(特許文献1〜3)。シリコーン樹脂は、耐熱性、耐候性、耐変色性がエポキシ樹脂と比較して優れていることから、特に青色LED、白色LEDを中心に使用されている。
しかしながら、近年、LEDへの通電量の増加に伴いLED素子周辺の温度が上昇しており、シリコーン樹脂を使用した場合にも封止材料が劣化し、クラックが発生する、あるいは変色によって光透過率が低下するという問題が発生してきた。このような背景から、近年では、LED素子の封止材料に高温環境下における長期信頼性(即ち、耐熱性)が求められている。
耐熱性を改善させた一般的なシリコーン材料として、これまでに、ベースとなるオルガノポリシロキサンに、オルガノポリシロキサン、セリウムのカルボン酸塩、及びチタン化合物又はジルコニア化合物を150℃以上の温度で熱処理して得られる反応生成物を添加剤として配合した耐熱性オルガノポリシロキサン組成物(特許文献4)や、同様の添加剤を配合したシリコーンゲル組成物(特許文献5)が報告されている。しかしながら、これらの特許文献に記載されているのは、ゴム硬度を有する硬化物を与える付加硬化型のシリコーン組成物ではなく、従って上記のようなLED素子の封止材料等の用途に使用できるものではなかった。
一方、特許文献6において、2−エチルヘキサン酸の希土類塩混合物を含有する耐熱性シリコーンゴム組成物が報告されており、厚さ2mmのシート状硬化物の波長600nmにおける全光線透過率が90%以上であることが報告されている。しかしながら、この耐熱性シリコーンゴム組成物には、波長400nm付近の短波長光の光透過性が劣るという問題があった。
特開平11−001619号公報 特開2002−265787号公報 特開2004−186168号公報 特開昭60−163966号公報 特開2008−291148号公報 国際公開第WO2013/084699号
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、透明性及び耐熱変色性に優れ、かつ高温条件下における硬度変化、特に軟化による劣化及び重量減少が小さい硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、
付加硬化型シリコーン組成物であって、
(a)下記組成式(1)で表わされ、25℃における粘度が50〜100,000mPa・sであるオルガノポリシロキサン、
Figure 0006751368
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上はアルケニル基であり、Rの合計数に対して50%以上がメチル基である。jは40以上の整数であり、kは0≦k/(j+k)≦0.04を満たす整数である。jが付された括弧内のシロキサン単位及びkが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
(b)下記平均組成式(2)で表され、25℃における粘度が1,000Pa・s以上の液体又は固体であるオルガノポリシロキサン:前記(a)成分及び前記(b)成分の合計100質量部に対して前記(b)成分が0質量部より多く80質量部未満となる量、
(R SiO1/2(RSiO2/2(R SiO2/2(RSiO3/2(R(OR)SiO2/2(SiO4/2 (2)
(式中、Rはアルケニル基であり、Rはアルケニル基を有しない一価炭化水素基であって、Rの合計数に対して80%以上はメチル基であり、Rは水素原子又はアルキル基であり、m、n、p、q、r、及びsはm≧0、n≧0、p≧0、q≧0、r≧0、s≧0、かつm+n>0、q+r+s>0、m+n+p+q+r+s=1を満たす数である。)
(c)下記平均組成式(3)で表される、25℃における粘度が1,000mPa・s以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(a)成分及び前記(b)成分のアルケニル基の数の合計に対して、前記(c)成分のSiH結合の数が0.5〜5.0倍となる量、
Figure 0006751368
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基及び芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上が水素原子であり、Rの合計数に対して40%以上がメチル基である。Rはアルケニル基を含まない一価炭化水素基又は水素原子である。wは4〜100の整数であり、xは0≦x/(w+x)≦0.3を満たす整数である。wが付された括弧内のシロキサン単位及びxが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
(d)白金族金属系触媒:前記(a)〜(c)成分の合計に対して、金属原子の質量換算で1〜500ppmとなる量、
(e)エポキシ基含有有機ケイ素化合物:前記(a)〜(d)成分の合計100質量部に対して0.01〜5質量部、
を含有し、前記(a)成分又は前記(c)成分の少なくとも一方が分子中に芳香族炭化水素基を有する、加熱により硬化する付加硬化型シリコーン組成物を提供する。
このような付加硬化型シリコーン組成物であれば、透明性及び耐熱変色性に優れ、かつ高温条件下における硬度変化、特に軟化による劣化及び重量減少が小さい硬化物を与えるものとなる。
また、前記式(3)において、x=0であり、Rの40%以上60%未満が水素原子であることが好ましい。
このようなものであれば、(c)成分として好適に用いることができる。
また、前記(e)成分が、下記組成式(4)で表されるエポキシ基含有有機ケイ素化合物であることが好ましい。
Figure 0006751368
(式中、aは2〜10の整数である。)
このようなものであれば、(e)成分として好適に用いることができる。
また、前記式(1)中のRがメチル基であり、かつ、前記(c)成分がフェニル基を含むものであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
上記付加硬化型シリコーン組成物は、更に、(f)Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるポリオルガノメタロシロキサン:前記(a)〜(e)成分の合計100質量部に対して0.01〜2質量部となる量、
を含有するものであることが好ましい。
このようなものであれば、付加硬化型シリコーン組成物の耐熱性をより向上させることができる。
また、本発明は、上記付加硬化型シリコーン組成物の製造方法であって、
(i)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(ii)下記一般式(f−1)で表されるセリウムカルボン酸塩を含む希土類カルボン酸塩:前記(i)成分100質量部に対してセリウム換算で0.05〜5質量部となる量、及び
(RCOO)Ce (f−1)
(式中、Rは同種又は異種の一価炭化水素基であり、yは3又は4である。)
(iii)下記一般式(f−2)で表されるチタン化合物又はその加水分解縮合物の少なくとも一方:前記(i)成分100質量部に対してチタン換算で0.05〜5質量部となる量、
(RO)Ti・・・(f−2)
(式中、Rは同種又は異種の一価炭化水素基である。)
からなる混合物を150℃以上の温度で熱処理して、前記(f)成分のポリオルガノメタロシロキサンを得る工程、及び、
前記(a)〜(f)成分を混合する工程、
を含む付加硬化型シリコーン組成物の製造方法を提供する。
このような製造方法であれば、所定のCe含有量及びTi含有量を有するポリオルガノメタロシロキサン(即ち、上記(f)成分)を容易に合成することができるため、これらを含有する付加硬化型シリコーン組成物を容易に製造することができる。
また、本発明は、上記付加硬化型シリコーン組成物の硬化物で光学素子が封止されたものである光学半導体装置を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物により得られた硬化物は、透明性及び耐熱変色性に優れ、かつ高温条件下における硬度変化、特に軟化による劣化及び重量減少が小さいものとなる。従って、このような付加硬化型シリコーン組成物の硬化物を用いた光学半導体装置は、高温条件下における信頼性に優れたものとなる。
以上のように、本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、透明性及び耐熱変色性に優れ、適度なゴム硬度を有し、かつ高温条件下における硬度変化、特に軟化による劣化、重量減少が小さい硬化物を与えることができる。
このような付加硬化型シリコーン組成物であれば、特にLED等の光学素子の封止用途に好適な透明性と耐熱性を備えた硬化物を与えるものとなる。
上述のように、透明性及び耐熱変色性に優れ、かつ高温条件下における硬度変化、特に軟化による劣化及び重量減少が小さい硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物の開発が求められていた。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、後述する(a)〜(e)成分を含む付加硬化型シリコーン組成物であれば、フェニル基が所定の割合で導入されたオルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含むことで、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、付加硬化型シリコーン組成物であって、
(a)下記組成式(1)で表わされ、25℃における粘度が50〜100,000mPa・sであるオルガノポリシロキサン、
Figure 0006751368
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上はアルケニル基であり、Rの合計数に対して50%以上がメチル基である。jは40以上の整数であり、kは0≦k/(j+k)≦0.04を満たす整数である。jが付された括弧内のシロキサン単位及びkが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
(b)下記平均組成式(2)で表され、25℃における粘度が1,000Pa・s以上の液体又は固体であるオルガノポリシロキサン:前記(a)成分及び前記(b)成分の合計100質量部に対して前記(b)成分が0質量部より多く80質量部未満となる量、
(R SiO1/2(RSiO2/2(R SiO2/2(RSiO3/2(R(OR)SiO2/2(SiO4/2 (2)
(式中、Rはアルケニル基であり、Rはアルケニル基を有しない一価炭化水素基であって、Rの合計数に対して80%以上はメチル基であり、Rは水素原子又はアルキル基であり、m、n、p、q、r、及びsはm≧0、n≧0、p≧0、q≧0、r≧0、s≧0、かつm+n>0、q+r+s>0、m+n+p+q+r+s=1を満たす数である。)
(c)下記平均組成式(3)で表される、25℃における粘度が1,000mPa・s以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(a)成分及び前記(b)成分のアルケニル基の数の合計に対して、前記(c)成分のSiH結合の数が0.5〜5.0倍となる量、
Figure 0006751368
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基及び芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上が水素原子であり、Rの合計数に対して40%以上がメチル基である。Rはアルケニル基を含まない一価炭化水素基又は水素原子である。wは4〜100の整数であり、xは0≦x/(w+x)≦0.3を満たす整数である。wが付された括弧内のシロキサン単位及びxが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
(d)白金族金属系触媒:前記(a)〜(c)成分の合計に対して、金属原子の質量換算で1〜500ppmとなる量、
(e)エポキシ基含有有機ケイ素化合物:前記(a)〜(d)成分の合計100質量部に対して0.01〜5質量部、
を含有し、前記(a)成分又は前記(c)成分の少なくとも一方が分子中に芳香族炭化水素基を有する、加熱により硬化する付加硬化型シリコーン組成物である。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書において、「Me」はメチル基、「Vi」はビニル基、「Ph」はフェニル基を表す。
<付加硬化型シリコーン組成物>
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、下記の(a)〜(e)成分を含有してなる。以下、各成分について詳細に説明する。
[(a)成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(a)成分は、下記組成式(1)で表わされ、25℃における粘度が50〜100,000mPa・sであるオルガノポリシロキサンである。
Figure 0006751368
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上はアルケニル基であり、Rの合計数に対して50%以上がメチル基である。jは40以上の整数であり、kは0≦k/(j+k)≦0.04を満たす整数である。jが付された括弧内のシロキサン単位及びkが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
(a)成分は、本発明の付加硬化型シリコーン組成物において、硬化後の応力緩和をもたらすために必要な成分であり、典型的には、主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された、直鎖状のオルガノポリシロキサンである。
(a)成分の粘度は、25℃において50〜100,000mPa・sである。(a)成分の粘度が100,000mPa・sを超える場合は、本発明の付加硬化型シリコーン組成物を用いて封止する際の作業性が悪化する。一方、(a)成分の粘度が50mPa・sよりも低い場合は、(a)成分が低沸点となるため高温環境下における重量減少が発生しやすくなる。(a)成分の粘度は、好ましくは1,000〜50,000mPa・s、更に好ましくは1,000〜10,000mPa・sである。
上記式(1)中のRにおいて、一価炭化水素基としては、芳香族炭化水素基を含まないものであれば特に限定されず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等の、通常、炭素原子数が1〜12、好ましくは1〜10、更に好ましくは1〜8の、非置換又はハロゲン置換の一価炭化水素基が挙げられる。特にメチル基が好ましい。
Rの合計数に対して50モル%以上、好ましくは90モル%以上はメチル基である。
また、上記Rのうち2個以上はアルケニル基であり、5個以上であることが好ましい。アルケニル基としてはビニル基、アリル基、エチニル基等の炭素原子数2〜10のものが好ましく、より好ましくは炭素原子数2〜6のアルケニル基であり、ビニル基が特に好ましい。
jは40以上の整数であり、好ましくは200〜1,100の整数である。
kは0≦k/(j+k)≦0.04を満たす整数である。但し、(a)成分又は(c)成分の少なくとも一方が分子中に芳香族炭化水素基を有する必要があり、(c)成分中に芳香族炭化水素基が存在しない場合は、0.001≦k/(j+k)≦0.04であることが好ましい。k/(j+k)が0.04を超えると耐熱変色性に劣る組成物となる。
このような(a)成分として、好ましくは、下記式で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられる。
ViR’SiO(SiR’O)SiR’Vi
ViR’SiO(SiR’Vi)(SiR’O)SiR’Vi
ViR’SiO(SiR’O)SiR’Vi
ViSiO(SiR’O)SiVi
ViR’SiO(SiR’ViO)(SiR’O)SiR’Vi
ViSiO(SiR’ViO)(SiR’O)SiVi
R’SiO(SiR’ViO)(SiR’O)SiR’
上記式中、R’はアルケニル基を含まない一価炭化水素基であり、好ましくは炭素原子数が10以下の一価炭化水素基、より好ましくはメチル基又はフェニル基である。cは0〜5の整数であり、dは0〜1000の整数であり、かつc+d≧40である。
(a)成分の具体例としては、下記式で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられる。
ViMeSiO(MeSiO)400SiMeVi
ViMeSiO(MeSiO)400(PhSiO)12SiMeVi
ViMeSiO(MeViSiO)(MeSiO)200(PhSiO)SiMeVi
MeSiO(MeViSiO)(MeSiO)50SiMe
(a)成分は一種単独でも二種以上を併用してもよい。
[(b)成分]
(b)成分は、下記平均組成式(2)で表され、25℃における粘度が1,000Pa・s以上の液体又は固体であるオルガノポリシロキサンである。
(R SiO1/2(RSiO2/2(R SiO2/2(RSiO3/2(R(OR)SiO2/2(SiO4/2 (2)
(式中、Rはアルケニル基であり、Rはアルケニル基を有しない一価炭化水素基であって、Rの合計数に対して80%以上はメチル基であり、Rは水素原子又はアルキル基であり、m、n、p、q、r、及びsはm≧0、n≧0、p≧0、q≧0、r≧0、s≧0、かつm+n>0、q+r+s>0、m+n+p+q+r+s=1を満たす数である。)
なお、(b)成分は、典型的には、RSiO3/2単位又はSiO4/2単位等の分岐構造を有する分岐状のオルガノポリシロキサンである。また、(b)成分は、上述の(a)成分よりも粘度が高い液体であるか、固体のオルガノポリシロキサンである。
上記平均組成式(2)において、Rはアルケニル基であり、中でも炭素原子数2〜12、特に2〜6のものが好ましい。このようなRとして、具体的には、ビニル基、アリル基等が挙げられる。また、Rはアルケニル基を有しない一価炭化水素基であり、中でも炭素原子数1〜12、特に1〜6のものが好ましい。このようなRとして、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。なお、全Rのうち80%以上はメチル基である。また、Rは水素原子又はアルキル基であり、アルキル基としては、炭素原子数1〜6、特に1〜3のものが好ましい。このようなRとして、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。
(b)成分はアルケニル基を有するものであり、(b)成分中のアルケニル基としては、入手のしやすさ、価格の面よりビニル基が最も好ましい。アルケニル基の量は、(b)成分の固形分に対して0.01〜1モル/100gの範囲であることが好ましく、0.05〜0.5モル/100gであることがより好ましい。(b)成分のアルケニル基の量が固形分に対して0.01モル/100g以上であれば、(b)成分が架橋に充分に取り込まれるため、硬化物の硬度が低くなりすぎるおそれがない。また、(b)成分のアルケニル基の量が固形分に対して1モル/100g以下であれば、系内のアルケニル基が多くなり過ぎないため、後述の(c)成分(架橋剤)の配合量に対する(b)成分の配合量を適量とすることができる。従って、架橋が充分に進行せず所望の硬度が得られなかったり、硬化物が脆くなってしまうおそれがない。
本発明においては、(b)成分の(a)成分に対する比率も重要であり、(b)成分の配合量は、(a)成分と(b)成分の合計100質量部に対して(b)成分が0質量部より多く80質量部未満となる量である。(b)成分の配合量が増加するほど硬化物の硬度が増大するため、光学半導体装置等の設計に合わせて(b)成分の配合量を変えて硬度を調整することが可能である。より具体的には、例えば硬化物に応力緩和が求められる場合は、(a)成分と(b)成分の合計100質量部に対して(b)成分が0質量部より多く50質量部未満となる量とすることが好ましい。一方、例えば硬化物に高硬度が求められる場合は、(a)成分と(b)成分の合計100質量部に対して(b)成分が50質量部以上80質量部未満となる量とすることが好ましい。
[(c)成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(c)成分は、下記平均組成式(3)で表される、25℃における粘度が1,000mPa・s以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
Figure 0006751368
(式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基及び芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上が水素原子であり、Rの合計数に対して40%以上がメチル基である。Rはアルケニル基を含まない一価炭化水素基又は水素原子である。wは4〜100の整数であり、xは0≦x/(w+x)≦0.3を満たす整数である。wが付された括弧内のシロキサン単位及びxが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
(c)成分は本組成物の架橋部分として作用し、該成分を使用することで、高温条件下における硬度変化及び重量減少が少なく、クラック耐性が良好な硬化物を与えることができる。
(c)成分の粘度は、25℃において1,000mPa・s以下であり、好ましくは0.5〜500mPa・s、より好ましくは2〜100mPa・sである。(c)成分の粘度が1,000mPa・sを超える場合は、本発明の付加硬化型シリコーン組成物を用いて封止する際の作業性が悪化する。
また、架橋のバランスの観点から、(c)成分の配合量は、(a)成分及び(b)成分のアルケニル基の数の合計に対して、(c)成分のSiH結合の数が0.5〜5.0倍となる量であり、好ましくは0.7〜3.0倍となる量である。
上記平均組成式(3)において、Rはアルケニル基及び芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であり、一価炭化水素基については炭素原子数1〜10、特に1〜8のものが好ましい。このような一価炭化水素基として、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、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基等が挙げられ、特にメチル基が好ましい。
(c)成分において、一分子中に含まれるRのうち2個以上が水素原子であり、好ましくは2〜100個、より好ましくは3〜30個、更に好ましくは4〜20個が水素原子である。これらのSiH結合は分子鎖末端、分子鎖途中のいずれに位置していてもよく、またこの両方に位置していてもよい。
上記平均組成式(3)において、Rは、アルケニル基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であり、一価炭化水素基については炭素原子数1〜10、特に1〜8のものが好ましい。このような一価炭化水素基として、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、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基等が挙げられ、特にメチル基又はフェニル基が好ましい。
上記平均組成式(3)において、wは4〜100の整数であり、xは0≦x/(w+x)≦0.3を満たす整数である。x/(w+x)が0.3を超えると、高温条件下において耐熱変色性に劣る組成物となる。
また、(a)成分又は(c)成分の少なくとも一方は、分子中に芳香族炭化水素基を有する必要がある。即ち、(a)成分中に芳香族炭化水素基が存在しない場合は、xが1以上であること又はRが芳香族炭化水素基を含むことの少なくとも一方を満たす必要がある。
(a)成分及び(c)成分に含まれる芳香族炭化水素基の合計は、付加硬化型シリコーン組成物中のケイ素原子に結合した有機基の総数に対して0.002〜10%であることが好ましく、より好ましくは0.004〜8%である。
(c)成分としては、例えば、上記平均組成式(3)において、x=0であり、Rの40%以上60%未満が水素原子であるものが挙げられる。このようなものであれば、(c)成分として好適に用いることができる。
この場合、(c)成分としては、芳香族炭化水素基が存在しないもの(即ち、式(3)中のRが芳香族炭化水素基を含まない場合)と芳香族炭化水素基を含むもの(即ち、式(3)中のRのうち少なくとも一つが芳香族炭化水素基である場合)が考えられるが、前者の場合は、(a)成分が芳香族炭化水素基を含む必要がある。
なお、(a)成分及び(c)成分の組み合わせてしては、(a)成分が式(1)中のRがメチル基であるものであり、かつ、(c)成分がフェニル基を含むものであることが好ましい。
このようなものであれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
上記平均組成式(3)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、下記式で表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が挙げられる。
MeSiO(MeHSiO)(PhSiO)SiMe
MeSiO(MeHSiO)(MeSiO)(PhSiO)SiMe
MeHSiO(MeHSiO)(MeSiO)(PhSiO)SiHMe
MePhHSiO(MeHSiO)(MeSiO)SiHPhMe
[(d)成分]
(d)成分は白金族金属系触媒である。この(d)成分は、上述の(a)成分及び(b)成分中のアルケニル基と(c)成分中のケイ素原子に結合した水素原子との反応(ヒドロシリル化反応)を促進する反応触媒として働く成分である。
この白金族金属系触媒としては、ヒドロシリル化反応を促進するものであればいかなる触媒であってもよい。例えば、白金黒、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;HPtCl・bHO、HPtCl・bHO、NaHPtCl・bHO、KHPtCl・bHO、NaPtCl・bHO、KPtCl・bHO、PtCl・bHO、PtCl、NaHPtCl・bHO(式中、bは0〜6の整数であり、好ましくは0又は6である)等の塩化白金、塩化白金酸、及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書参照);塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス(米国特許第3,159,601号明細書、同第3,159,662号明細書、同第3,775,452号明細書参照);白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィンコンプレックス;クロロトリス(トリフェニルフォスフィン)ロジウム(ウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸、又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックス等が挙げられる。これらの中で、好ましいものとして、相溶性の観点及び塩素不純物の観点から、塩化白金酸をシリコーン変性したものが挙げられ、具体的には、例えば塩化白金酸をテトラメチルビニルジシロキサンで変性した白金触媒が挙げられる。
(d)成分の配合量は、触媒としての有効量であり、具体的には(a)〜(c)成分の合計に対して、金属原子の質量換算で1〜500ppm、好ましくは3〜100ppm、より好ましくは5〜40ppmとなる量である。1〜500ppmの範囲外の場合、適切な付加反応の反応速度を得ることができず、高い強度を有する硬化物を得ることができない。
[(e)成分]
(e)成分はエポキシ基含有有機ケイ素化合物である。この(e)成分は本発明の付加硬化型シリコーン組成物に接着性を付与するための添加剤である。
(e)成分としては、例えば、下記組成式(4)で表わされるエポキシ基含有有機ケイ素化合物等が挙げられる。
Figure 0006751368
(式中、aは2〜10の整数である。)
また、(e)成分の具体例としては、下記式で表わされるエポキシ基含有有機ケイ素化合物等が挙げられる。
Figure 0006751368
(e)成分の配合量は、(a)〜(d)成分の合計100質量部に対して0.01〜5質量部であり、好ましくは0.03〜3質量部、更に好ましくは0.05〜2質量部である。(e)成分の配合量が5質量部を超えると、得られる付加硬化型シリコーン組成物が変色したり、硬化物の硬度が低下するおそれがある。
[(f)成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、更に(f)成分として、Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるポリオルガノメタロシロキサンを含んでもよい。この(f)成分は、本発明の付加硬化型シリコーン組成物の耐熱性を向上させるための添加剤である。
(f)成分としては、下記(i)、(ii)及び(iii)成分からなる混合物を150℃以上の温度で熱処理して得られた反応生成物であることが好ましい。
(i)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
(ii)下記一般式(f−1)で表されるセリウムカルボン酸塩を含む希土類カルボン酸塩:(i)成分100質量部に対してセリウム換算で0.05〜5質量部となる量、及び
(RCOO)Ce (f−1)
(式中、Rは同種又は異種の一価炭化水素基であり、yは3又は4である。)
(iii)下記一般式(f−2)で表されるチタン化合物又はその加水分解縮合物の少なくとも一方:(i)成分100質量部に対してチタン換算で0.05〜5質量部となる量、
(RO)Ti・・・(f−2)
(式中、Rは同種又は異種の一価炭化水素基である。)
(i)成分のポリオルガノシロキサンとしては、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるものであればよく、従来公知のものを用いることができる。
(ii)成分の希土類カルボン酸塩としては、2−エチルヘキサン酸、ナフテン酸、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸などのセリウム塩が例示される。
(iii)成分のチタン化合物としては、テトラn−ブチルチタネート等のテトラアルコキシチタンや、その加水分解縮合物などが例示される。
(f)成分の配合量は、(a)〜(e)成分の合計100質量部に対して、好ましくは0〜2質量部であり、より好ましくは0.01〜2質量部、更に好ましくは0.01〜1.5質量部である。(f)成分の配合量が2質量部以下であれば、得られる付加硬化型シリコーン組成物が変色したり、硬化物の硬度が低下するおそれがない。
[その他の成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、上記(a)〜(f)成分以外に、必要に応じて、以下に例示するその他の成分を配合してもよい。その他の成分としては、例えば、ヒュームドシリカ等のチクソ性制御剤;結晶性シリカ等の光散乱剤;ヒュームドシリカ、結晶性シリカ等の補強材;蛍光体;石油系溶剤、反応性官能基を有しない非反応性シリコーンオイル等の粘度調整剤;カーボンファンクショナルシラン、エポキシ基、アルコキシ基、ケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH結合)及びケイ素原子に結合したビニル基等のアルケニル基の少なくとも一種を有する(a)〜(f)成分以外のシリコーン化合物等の接着性向上剤;銀、金等の金属粉等の導電性付与剤;着色のための顔料及び染料;エチニルシクロヘキサノール、テトラメチルテトラビニルテトラシクロシロキサン等の反応抑制剤などが挙げられる。これらのその他の成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
なお、本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化条件は、特に限定されないが、120〜180℃、30〜180分の条件とすることが好ましい。
また、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、厚さ2mmのシート状硬化物の波長400nmにおける全光線透過率が80%以上であり、硬化物の250℃で500時間保管後の重量減少率が10%以内のものであることが好ましい。このような付加硬化型シリコーン組成物であれば、特にLED等の光学素子の封止用途に好適な透明性と耐熱性を備えた硬化物を与えるものとなる。
以上のように、本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、透明性及び耐熱変色性に優れ、適度なゴム硬度を有し、かつ高温条件下における硬度変化及び重量減少が少なく、クラック耐性が良好な硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物となる。
<付加硬化型シリコーン組成物の製造方法>
また、本発明では、上述の付加硬化型シリコーン組成物を製造する方法を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、上述の(a)〜(e)成分、また必要に応じて、(f)成分、その他の添加剤を混合することで製造することができる。
付加硬化型シリコーン組成物が(f)成分を含む場合は、上述の(i)〜(iii)成分からなる混合物を150℃以上の温度で熱処理して(f)成分のポリオルガノメタロシロキサンを生成し、得られた(f)成分と(a)〜(e)成分及び任意成分を混合することが好ましい。
このような製造方法であれば、所定のCe含有量及びTi含有量を有するポリオルガノメタロシロキサン(即ち、上記(f)成分)を容易に合成することができるため、本発明の付加硬化型シリコーン組成物を容易に製造することができる。
<光学半導体装置>
また、本発明では、上記の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物で発光ダイオード等の光学素子が封止された光学半導体装置を提供する。このような光学半導体装置であれば、上述のように透明性及び耐熱変色性に優れ、かつ高温条件下における硬度変化及び重量減少の少ない硬化物を与える本発明の付加硬化型シリコーン組成物で光学素子が封止されるため、高温条件下における信頼性に優れた光学半導体装置となる。
このように、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、LED素子の保護・封止用材料、波長の変更・調整用材料、あるいはレンズの構成材料や、その他の光学デバイス用又は光学部品用の材料として特に有用である。
以下、合成例、実施例、及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下において、粘度は回転粘度計を用いて測定した25℃での値である。
[合成例1]
(f)成分の合成
25℃における粘度が100mPa・sの両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン100質量部に、セリウムを主成分とする2−エチルヘキサン酸塩のターペン溶液(希土類元素含有量6質量%)10質量部(セリウムの質量:0.55質量部)とテトラn−ブチルチタネート2.1質量部(チタンの質量:1.65質量部)を予め混合したものを充分攪拌しながら添加したところ、黄白色の分散液が得られた。これに窒素ガスを少量流通させながら、加熱してターペンを流出させ、次いで300℃で1時間加熱したところ、濃赤褐色で透明なポリオルガノメタロシロキサン(f1)の均一組成物が得られた。このようにして合成したポリオルガノメタロシロキサン(f1)のCe含有量は3,400ppm、Ti含有量は3,700ppmであり、25℃における粘度は104mPa・sであった。
[実施例1]
両末端がビニル基で封鎖された、25℃における粘度が5,000mPa・sである直鎖状のジメチルポリシロキサン(a1)(組成式:ViMeSiO(MeSiO)450SiMeVi)と、MeSiO1/2単位、ViMeSiO1/2単位、及びSiO4/2単位で構成され、SiO4/2単位に対してMeSiO1/2単位及びViMeSiO1/2単位のモル比が0.8で、固形分に対するビニル基量が0.085モル/100gである固体状のシリコーンレジン(b1)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルポリシロキサン(a1):シリコーンレジン(b1)=75:25の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に、以下の組成式で表される、粘度が9.7mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c1)4.0質量部と、その他の成分として、エポキシ基含有有機ケイ素化合物である3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(e1)0.5質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明な液体を得た。なお、ジメチルポリシロキサン(a1)及びシリコーンレジン(b1)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c1)のSiH結合の数は1.50倍であった。
Figure 0006751368
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び塩化白金酸から誘導したテトラメチルビニルジシロキサンを配位子として有する白金触媒(d1)をジメチルポリシロキサン(a1)、シリコーンレジン(b1)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c1)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が5,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[実施例2]
合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を添加しなかった以外は実施例1と同様な操作を行い、粘度が5,200mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[実施例3]
両末端が3つのビニル基で封鎖された25℃における粘度が100,000mPa・sである直鎖状のジメチルポリシロキサン(a2)(組成式:ViSiO(MeSiO)1000SiVi)と、実施例1で使用したものと同じシリコーンレジン(b1)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルポリシロキサン(a2):シリコーンレジン(b1)=75:25の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に、以下の組成式で表される、粘度が6mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c2)4.1質量部と、その他の成分として、下記式で表されるエポキシ基含有有機ケイ素化合物(e2)0.5質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明な液体を得た。なお、ジメチルポリシロキサン(a2)及びシリコーンレジン(b1)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c2)と(e2)のSiH結合の数は1.50倍であった。
Figure 0006751368
Figure 0006751368
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び実施例1で使用したものと同じ白金触媒(d1)をジメチルポリシロキサン(a2)、シリコーンレジン(b1)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c2)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が80,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[実施例4]
両末端がビニル基で封鎖された、25℃における粘度が5,000mPa・sである直鎖状のジメチルポリシロキサン(a1)と、MeSiO1/2単位、ViMeSiO1/2単位、及びSiO3/2単位で構成され、SiO3/2単位に対してMeSiO1/2単位及びViMeSiO1/2単位のモル比が1.27で、固形分に対するビニル基量が0.056モル/100gである固体状のシリコーンレジン(b2)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルポリシロキサン(a1):シリコーンレジン(b2)=60:40の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に、実施例1で使用したものと同じメチルハイドロジェンポリシロキサン(c1)4.8質量部と、その他の成分として、実施例1で使用したものと同じ3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(e1)1.0質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明な液体を得た。なお、ジメチルポリシロキサン(a1)及びシリコーンレジン(b2)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c1)のSiH結合の数は1.50倍であった。
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び実施例1で使用したものと同じ白金触媒(d1)をジメチルポリシロキサン(a1)、シリコーンレジン(b2)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c1)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が4,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[実施例5]
両末端がビニル基で封鎖された、25℃における粘度が5,000mPa・sでジフェニルシロキシ単位を3モル%含有する直鎖状のジメチルジフェニルポリシロキサン(a3)(組成式:ViMeSiO(MeSiO)437(PhSiO)13SiMeVi)と、実施例4で使用したものと同じシリコーンレジン(b2)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルジフェニルポリシロキサン(a3):シリコーンレジン(b2)=60:40の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に、以下の組成式で表される、粘度が22mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)2.6質量部と、その他の成分として、実施例1で使用したものと同じ3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(e1)1.0質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明な液体を得た。なお、ジメチルジフェニルポリシロキサン(a3)及びシリコーンレジン(b2)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)のSiH結合の数は1.50倍であった。
Figure 0006751368
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び実施例1で使用したものと同じ白金触媒(d1)をジメチルジフェニルポリシロキサン(a3)、シリコーンレジン(b2)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が4,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[実施例6]
(a)成分として、25℃における粘度が5,000mPa・sで、直鎖状のジメチルポリシロキサン(a5)((組成式:ViMeSiO(MeSiO)432(PhSiO)18SiMeVi)に変更した以外は実施例5と同様な方法で、粘度が4,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[実施例7]
(c)成分として、以下の組成式で表される、粘度が30mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c4)5.4質量部に変更した以外は実施例1と同様な方法で、粘度が5,200mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
Figure 0006751368
[比較例1]
両末端がビニル基で封鎖された、25℃における粘度が5,000mPa・sである直鎖状のジメチルポリシロキサン(a1)と、実施例1で使用したものと同じシリコーンレジン(b1)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルポリシロキサン(a1):シリコーンレジン(b1)=75:25の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に実施例5で使用した、粘度が22mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)2.25質量部と、その他の成分として、実施例1で使用したものと同じ3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(e1)1.0質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明液体を得た。なお、ジメチルポリシロキサン(a1)及びシリコーンレジン(b1)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)のSiH結合の数は1.50倍であった。
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び実施例1で使用したものと同じ白金触媒(d1)をジメチルポリシロキサン(a1)、シリコーンレジン(b1)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が5,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[比較例2]
合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を添加しなかった以外は比較例1と同様な操作を行い、粘度が5,200mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[比較例3]
両末端がビニル基で封鎖された、25℃における粘度が5,000mPa・sである直鎖状のジメチルポリシロキサン(a1)と、実施例4で使用したものと同じシリコーンレジン(b2)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルポリシロキサン(a1):シリコーンレジン(b2)=60:40の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に、実施例5で使用した、粘度が22mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)2.6質量部と、その他の成分として、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(e1)0.5質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明な液体を得た。なお、ジメチルポリシロキサン(a1)及びシリコーンレジン(b2)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)のSiH結合の数は1.50倍であった。
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び実施例1で使用したものと同じ白金触媒(d1)をジメチルポリシロキサン(a1)、シリコーンレジン(b2)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が5,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[比較例4]
両末端がビニル基で封鎖された、25℃における粘度が5,000mPa・sでジフェニルシロキシ単位を10モル%含有する直鎖状のジメチルジフェニルポリシロキサン(a4)(組成式:ViMeSiO(MeSiO)198(PhSiO)22SiMeVi)と、実施例4で使用したものと同じシリコーンレジン(b2)のトルエン溶液とを、有効成分換算にて質量比でジメチルジフェニルポリシロキサン(a4):シリコーンレジン(b2)=60:40の割合で混合した。この混合物から120℃、10mmHg(約1.3kPa)以下の減圧下でトルエンを除去し、室温で透明な液体を得た。
次に、この液体100質量部に、実施例5で使用した、粘度が22mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)2.6質量部と、その他の成分として、実施例1で使用したものと同じ3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(e1)1.0質量部、及びエチニルシクロヘキサノール0.05質量部を混合し、透明な液体を得た。なお、ジメチルジフェニルポリシロキサン(a4)及びシリコーンレジン(b2)のアルケニル基の数の合計に対するメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)のSiH結合の数は1.50倍であった。
更に、合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン(f1)を1質量部、及び実施例1で使用したものと同じ白金触媒(d1)をジメチルジフェニルポリシロキサン(a4)、シリコーンレジン(b2)、及びメチルハイドロジェンポリシロキサン(c3)の合計に対して白金原子換算で5ppmとなる量添加し、これを均一に混合して粘度が4,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[比較例5]
(a)成分として、25℃における粘度が5,000mPa・sで、直鎖状のジメチルポリシロキサン(a6)((組成式:ViMeSiO(MeSiO)380(PhSiO)20SiMeVi)に変更した以外は実施例5と同様な方法で、粘度が4,000mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
[比較例6]
(c)成分として、以下の組成式で表される、粘度が30mPa・sのメチルハイドロジェンポリシロキサン(c5)6.1質量部に変更した以外は実施例1と同様な方法で、粘度が5,300mPa・sの透明な付加硬化型シリコーン組成物を得た。
Figure 0006751368
実施例1〜7及び比較例1〜6で調製した付加硬化型シリコーン組成物の組成を表1及び表2にまとめた。下記表中、(d)成分を除く各成分の配合量は質量部で表される。
Figure 0006751368
Figure 0006751368
次に、上記のようにして調製した付加硬化型シリコーン組成物について、以下のような試験を行った。試験の結果を表3及び表4に示す。
(硬化物の光透過率の測定)
各実施例及び各比較例において得られた付加硬化型シリコーン組成物を用いて、150℃で1時間加熱することにより硬化して、厚さ2mmのシート状の硬化物を作製した。得られた硬化物の波長400nmにおける全光線透過率(光路長2mm)を日立分光光度計U−3310(株式会社日立製作所製)にて測定した。なお、この時点での値を「初期」とする。
(耐熱性試験後の光透過率の測定)
上記の光透過率の測定に用いた硬化物を260℃、500時間の環境下で保管後、再度波長400nmにおける全光線透過率を測定した。
(硬化物の硬度の測定)
各実施例及び各比較例において得られた付加硬化型シリコーン組成物を用いて、150℃で3時間加熱することにより得られた硬化物のTypeA硬度を測定した。この時点での硬度を「初期」とする。
(耐熱性試験後の硬度の測定)
上記の硬度の測定に用いた硬化物を260℃、500時間の環境下で保管後、再度硬化物のTypeA硬度を測定した。硬度の変化率は下記の式に従って求めた。
(変化率)=((耐熱性試験後の硬度)÷(初期の硬度)×100)−100(%)
(耐熱性試験による重量減少率の測定)
上記の光透過率の測定と同様の条件で作製した硬化物の初期重量を100とした場合に対しての、260℃の環境下で500時間保管後の重量を比較した。
Figure 0006751368
Figure 0006751368
表3及び表4に示されるように、付加硬化型シリコーン組成物の(a)成分又は(c)成分の少なくとも一方にフェニル基を所定の範囲内で導入した実施例1〜7では、透明性に優れ、また耐熱性試験後にも光透過率及び硬度の変化が小さく、重量減少の少ない硬化物が得られた。一方、付加硬化型シリコーン組成物の(a)成分及び(c)成分のどちらにもフェニル基を有しない比較例1〜3では、耐熱性試験において硬化物の割れが発生し、光透過率及び硬度が測定不可能であった。また、(a)成分におけるフェニル基の量が本発明の範囲を大きく超える比較例4では、耐熱試験後の光透過率が著しく低下した。更に、(a)成分におけるフェニル基の量が本発明の範囲を超える比較例5、(c)成分におけるフェニル基の量が本発明の範囲を超える比較例6では、耐熱試験後の光透過率が低下した。
以上のことから、本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、高温条件下における光透過性、硬度、及び重量の変化が小さい硬化物を与えることが明らかとなった。
以上のように、組成中に特定の範囲のフェニル基が導入された付加硬化型シリコーン組成物であれば、透明性及び耐熱変色性に優れ、適度なゴム硬度を有し、かつ高温条件下における硬度変化及び重量減少が少なく、クラック耐性が良好な硬化物を与えるものとなる。従って、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、LED素子の保護・封止用材料、波長の変更・調整用材料、あるいはレンズの構成材料や、その他の光学デバイス用又は光学部品用の材料として特に有用である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (7)

  1. 付加硬化型シリコーン組成物であって、
    (a)下記組成式(1)で表わされ、25℃における粘度が50〜100,000mPa・sであるオルガノポリシロキサン、
    Figure 0006751368
    (式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上はアルケニル基であり、Rの合計数に対して50%以上がメチル基である。jは40以上の整数であり、kは0≦k/(j+k)≦0.04を満たす整数である。jが付された括弧内のシロキサン単位及びkが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
    (b)下記平均組成式(2)で表され、25℃における粘度が1,000Pa・s以上の液体又は固体であるオルガノポリシロキサン:前記(a)成分及び前記(b)成分の合計100質量部に対して前記(b)成分が0質量部より多く80質量部未満となる量、
    (R SiO1/2(RSiO2/2(R SiO2/2(RSiO3/2(R(OR)SiO2/2(SiO4/2 (2)
    (式中、Rはアルケニル基であり、Rはアルケニル基を有しない一価炭化水素基であって、Rの合計数に対して80%以上はメチル基であり、Rは水素原子又はアルキル基であり、m、n、p、q、r、及びsはm≧0、n≧0、p≧0、q≧0、r≧0、s≧0、かつm+n>0、q+r+s>0、m+n+p+q+r+s=1を満たす数である。)
    (c)下記平均組成式(3)で表される、25℃における粘度が1,000mPa・s以下であるオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(a)成分及び前記(b)成分のアルケニル基の数の合計に対して、前記(c)成分のSiH結合の数が0.5〜5.0倍となる量、
    Figure 0006751368
    (式中、Rはそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基及び芳香族炭化水素基を含まない一価炭化水素基又は水素原子であって、Rのうち2個以上が水素原子であり、Rの合計数に対して40%以上がメチル基である。Rはアルケニル基を含まない一価炭化水素基又は水素原子である。wは4〜100の整数であり、xは0≦x/(w+x)≦0.3を満たす整数である。wが付された括弧内のシロキサン単位及びxが付された括弧内のシロキサン単位は、互いにランダムに配列していても、ブロックで配列していてもよい。)
    (d)白金族金属系触媒:前記(a)〜(c)成分の合計に対して、金属原子の質量換算で1〜500ppmとなる量、
    (e)エポキシ基含有有機ケイ素化合物:前記(a)〜(d)成分の合計100質量部に対して0.01〜5質量部、
    を含有し、前記(a)成分又は前記(c)成分の少なくとも一方が分子中に芳香族炭化水素基を有する、加熱により硬化するものであることを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。
  2. 前記式(3)において、x=0であり、Rの40%以上60%未満が水素原子であることを特徴とする請求項1に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  3. 前記(e)成分が、下記組成式(4)で表されるエポキシ基含有有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
    Figure 0006751368
    (式中、aは2〜10の整数である。)
  4. 前記式(1)中のRがメチル基であり、かつ、前記(c)成分がフェニル基を含むものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  5. 更に、(f)Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるポリオルガノメタロシロキサン:前記(a)〜(e)成分の合計100質量部に対して0.01〜2質量部となる量、
    を含有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  6. 請求項5に記載の付加硬化型シリコーン組成物の製造方法であって、
    (i)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであるオルガノポリシロキサン:100質量部、
    (ii)下記一般式(f−1)で表されるセリウムカルボン酸塩を含む希土類カルボン酸塩:前記(i)成分100質量部に対してセリウム換算で0.05〜5質量部となる量、及び
    (RCOO)Ce (f−1)
    (式中、Rは同種又は異種の一価炭化水素基であり、yは3又は4である。)
    (iii)下記一般式(f−2)で表されるチタン化合物又はその加水分解縮合物の少なくとも一方:前記(i)成分100質量部に対してチタン換算で0.05〜5質量部となる量、
    (RO)Ti・・・(f−2)
    (式中、Rは同種又は異種の一価炭化水素基である。)
    からなる混合物を150℃以上の温度で熱処理して、前記(f)成分のポリオルガノメタロシロキサンを得る工程、及び、
    前記(a)〜(f)成分を混合する工程、
    を含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物の製造方法。
  7. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物で光学素子が封止されたものであることを特徴とする光学半導体装置。
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