JP6821600B2 - 硬化性組成物、硬化性組成物の製造方法、硬化物、及び硬化性組成物の使用方法 - Google Patents
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Description
また、硬化性組成物は、光素子封止体を製造する際に、光素子用接着剤や光素子用封止材等の光素子固定材用組成物としても注目を浴びてきている。
近年においては、発光のピーク波長がより短波長である青色光や白色光の光素子が開発され広く使用されてきている。このような発光のピーク波長の短い発光素子の高輝度化が飛躍的に進み、これに伴い、光素子の発熱量がさらに大きくなっていく傾向にある。
しかしながら、特許文献1〜4に記載された組成物や部材等の硬化物であっても、十分な接着力を保ちつつ、耐剥離性、耐熱性を得るのは困難な場合があった。
この問題は硬化性組成物の粘性を低くすることで解消することも可能である。しかしながら、この場合、吐出された硬化性組成物が広がり易くなり、このことが原因で、周囲の汚染を引き起こすことがあった。
〔1〕下記(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含有する硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a−1)
で示される繰り返し単位を有する硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:平均一次粒子径が5〜40nmの微粒子
(C)成分:平均一次粒子径が0.04μm超、8μm以下の微粒子〔2〕前記(A)成分の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の質量平均分子量(Mw)が800〜30,000である、〔1〕に記載の硬化性組成物。
〔3〕前記(A)成分が、下記式(a−2)
で示される化合物の少なくとも1種を、重縮合触媒の存在下に重縮合させて得られるものである、〔1〕又は〔2〕に記載の硬化性組成物。
〔4〕(A)成分と(B)成分の質量比〔(A)成分:(B)成分〕が、100:0.3〜100:50である〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔5〕前記(C)成分が、シリコーンで表面が被覆された金属酸化物、シリカ及びシリコーンからなる群から選ばれる少なくとも1種の微粒子である〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔6〕(A)成分と(C)成分の質量比〔(A)成分:(C)成分〕が、100:0.3〜100:20である〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔7〕さらに、下記(D)成分を含有する、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
(D)成分:分子内に窒素原子を有するシランカップリング剤
〔8〕さらに、下記(E)成分を含有する、〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
(E)成分:分子内に酸無水物構造を有するシランカップリング剤
〔9〕さらに、希釈剤を含有し、固形分濃度が、50質量%以上、100質量%未満である、〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔10〕前記(A)成分、(B)成分および(C)成分の合計量が、硬化性組成物の希釈剤を除いた成分全体に対して、50〜100質量%である、〔9〕に記載の硬化性組成物。
〔11〕下記工程(I)及び工程(II)を有することを特徴とする、〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の硬化性組成物の製造方法。
工程(I):下記式(a−2)
で示される化合物の少なくとも1種を、重縮合触媒の存在下に重縮合させて、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物を得る工程
工程(II):工程(I)で得られた硬化性ポリシルセスキオキサン化合物と、前記(B)成分及び(C)成分とを混合する工程
〔12〕前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
〔13〕光素子固定材である〔12〕に記載の硬化物。
〔14〕前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤として使用する方法。
〔15〕前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用封止材として使用する方法。
〔16〕前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤又は光素子固定材用封止材として用いてなる光デバイス。
本発明の硬化性組成物は、光素子固定材用接着剤、及び光素子固定材用封止材として好適に使用することができる。
本発明の硬化物は、耐熱性に優れ、かつ、高い接着力を有する。
本発明の硬化性組成物は、下記(A)〜(C)成分を含有する。
(A)成分:下記式(a−1)
で示される繰り返し単位を有する硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:平均一次粒子径が5〜40nmの微粒子
(C)成分:平均一次粒子径が0.04μm超、8μm以下の微粒子
本発明の硬化性組成物を構成する(A)成分は、前記式(a−1)で示される繰り返し単位を有する硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(以下、「シラン化合物重合体(A)」ということがある。)である。
但し、平均一次粒子径が5〜40nmの微粒子((B)成分)、及び、平均一次粒子径が0.04μm超、8μm以下の微粒子((C)成分)は除かれる。
Gは水酸基の保護基を表す。水酸基の保護基としては、特に制約はなく、水酸基の保護基として知られている公知の保護基が挙げられる。例えば、アシル系の保護基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基等のシリル系の保護基;メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、1−エトキシエチル基、テトラヒドロピラン−2−イル基、テトラヒドロフラン−2−イル基等のアセタール系の保護基;t−ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル系の保護基;メチル基、エチル基、t−ブチル基、オクチル基、アリル基、トリフェニルメチル基、ベンジル基、p−メトキシベンジル基、フルオレニル基、トリチル基、ベンズヒドリル基等のエーテル系の保護基;等が挙げられる。これらの中でも、Gとしては、アシル系の保護基が好ましい。
R1の、置換基を有するアリール基の置換基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基等のアルキル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;が挙げられる。
Tサイトとしては、具体的には、下記式(a−3)〜(a−5)で示されるものが挙げられる。
シラン化合物重合体(A)は、T3の積分値が、T1、T2、およびT3の積分値の合計値に対して、60〜90%のものが好ましい。
シラン化合物重合体(A)中の、前記式(a−1)で示される繰り返し単位の含有割合は、例えば、シラン化合物重合体(A)の29Si−NMRを測定することにより求めることができる。
また、シラン化合物重合体(A)の構造は、ラダー型構造、ダブルデッカー型構造、籠型構造、部分開裂籠型構造、環状型構造、ランダム型構造のいずれの構造であってもよい。
質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値として求めることができる。
で示されるシラン化合物(1)の少なくとも1種を重縮合させることにより、シラン化合物重合体(A)を製造することができる。
R2の炭素数1〜10のアルキル基としては、R3の炭素数1〜10のアルキル基として示したものと同様のものが挙げられる。
X1のハロゲン原子としては、塩素原子、及び臭素原子等が挙げられる。
これらの中でも、シラン化合物(1)としては、接着性により優れる硬化物を与える硬化性組成物が得られることから、アルキルトリアルコキシシラン化合物類が好ましい。
シラン化合物(1)は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
酸触媒としては、リン酸、塩酸、ホウ酸、硫酸、硝酸等の無機酸;クエン酸、酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸;等が挙げられる。これらの中でも、リン酸、塩酸、ホウ酸、硫酸、クエン酸、酢酸、及びメタンスルホン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
本発明の硬化性組成物を構成する(B)成分は、平均一次粒子径が5〜40nmの微粒子である。
(B)成分を含有する硬化性組成物は、塗布工程における作業性に優れる。
微粒子の平均一次粒子径は、好ましくは5〜30nm、より好ましくは5〜20nmである。平均一次粒子径が上記範囲内であることで、塗布工程における作業性により優れる硬化性組成物を得ることができる。
比表面積は、BET多点法により求めることができる。
また、用いる微粒子は表面が修飾されたものであってもよい。
スメクタイトとしては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、ノントロナイト、ソーコナイト等が挙げられる。
本発明においては、これらの微粒子を一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、本発明においては、透明性に優れる硬化物が得られ易いことから、シリカ、金属酸化物、鉱物が好ましく、シリカがより好ましい。
疎水性の表面修飾シリカとしては、表面に、トリメチルシリル基等のトリ炭素数1〜20のトリアルキルシリル基;ジメチルシリル基等のジ炭素数1〜20のアルキルシリル基;オクチルシリル基等の炭素数1〜20のアルキルシリル基;を結合させたシリカ;シリコーンオイルで表面を処理したシリカ;等が挙げられる。
疎水性の表面修飾シリカは、例えば、シリカ粒子に、トリ炭素数1〜20のトリアルキルシリル基、ジ炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数1〜20のアルキルシリル基等を有するシランカップリング剤を用いて表面修飾することにより、あるいは、シリカ粒子をシリコーンオイルで処理することにより得ることができる。また、表面修飾シリカとして市販されているものをそのまま用いることもできる。
本発明の硬化性組成物を構成する(C)成分は、平均一次粒子径が0.04μm超、8μm以下の微粒子である。
微粒子としては、特に制限はなく、無機物からなる微粒子であっても、有機物からなる微粒子であってもよい。微粒子の構成成分としては、金属;金属酸化物;鉱物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩;硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属硫酸塩;水酸化アルミニウム等の金属水酸化物;珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム等の金属珪酸塩;シリカ;シリコーン;シリコーンで表面が被覆された金属酸化物;等の無機物;ポリシルセスキオキサン;アクリルビーズ等の有機物;が挙げられる。
これらの微粒子は2種類以上を併用してもよい。
シリコーンとは、シロキサン結合による主骨格を持つ、人工高分子化合物を意味する。例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等が挙げられる。
スメクタイトとしては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、ノントロナイト、ソーコナイト等が挙げられる。
平均一次粒子径としては、耐剥離性と分散性を両立させる観点から、0.06〜7μmがより好ましく、0.3〜6μmがさらに好ましく、1〜4μmが特に好ましい。
(C)成分の平均一次粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(例えば、株式会社堀場製作所製、製品名「LA−920」)等を用いて、レーザー散乱法による粒度分布の測定を行うことにより求められる。
なお、(B)成分と(C)成分とは、材料が同一物質であってもよいし、同一物質でなくてもよい。
(D)成分を含有する硬化性組成物は、塗布工程における作業性により優れ、かつ、接着性、耐剥離性、及び耐熱性により優れる硬化物を与える。
Rbは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;又は、フェニル基、4−クロロフェニル基、4−メチルフェニル基、1−ナフチル基等の、置換基を有する、又は置換基を有さないアリール基;を表す。
Rcの炭素数1〜10の有機基の具体例としては、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピル基、3−アミノプロピル基、N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)アミノプロピル基、3−ウレイドプロピル基、N−フェニル−アミノプロピル基等が挙げられる。
ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4以上有するとは、同一のケイ素原子に結合したアルコキシ基と、異なるケイ素原子に結合したアルコキシ基との総合計数が4以上という意味である。
t1〜t5はそれぞれ独立して、1〜10の整数を表し、1〜6の整数であるのが好ましく、3であるのが特に好ましい。
1,3,5,−N−トリス(3−ジトキシメチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジメトキシエチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジメトキシi−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジメトキシn−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジメトキシフェニルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジエトキシエチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジエトキシi−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジエトキシn−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジエトキシフェニルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジi−プロポキシメチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジi−プロポキシエチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジi−プロポキシi−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジi−プロポキシn−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジi−プロポキシフェニルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジブトキシメチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジブトキシエチルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジブトキシi−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジブトキシn−プロピルシリルプロピル)イソシアヌレート、1,3,5,−N−トリス(3−ジブトキシフェニルシリルプロピル)イソシアヌレート等の1,3,5−N−トリス〔(ジ(炭素数1〜6)アルコキシ)シリル(炭素数1〜10)アルキル〕イソシアヌレート;等が挙げられる。
N,N’−ビス(3−ジメトキシメチルシリルプロピル)ウレア、N,N’−ビス(3−ジメトキシエチルシリルプロピル)ウレア、N,N’−ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)ウレア等のN,N’−ビス〔(ジ(炭素数1〜6)アルコキシ(炭素数1〜6)アルキルシリル(炭素数1〜10)アルキル)ウレア;
N,N’−ビス(3−ジメトキシフェニルシリルプロピル)ウレア、N,N’−ビス(3−ジエトキシフェニルシリルプロピル)ウレア等のN,N’−ビス〔(ジ(炭素数1〜6)アルコキシ(炭素数6〜20)アリールシリル(炭素数1〜10)アルキル)ウレア;等が挙げられる。
シランカップリング剤(D)は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような割合で(A)成分及び(D)成分を含有する硬化性組成物の硬化物は、耐熱性及び接着性により優れたものになる。
−1)で表される化合物である。
(E)成分を含有する硬化性組成物は、塗布工程における作業性により優れ、かつ、接着性、耐剥離性、及び耐熱性により優れる硬化物を与える。
Qとしては、下記式
式(e−1)中、Rdの炭素数1〜6のアルキル基としては、前記R1で表される炭素数1〜6のアルキル基として例示したのと同様の基が挙げられ、置換基を有する、又は置換基を有さないフェニル基としては、前記Rで例示したのと同様の基が挙げられる。
Reの炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。
Reのハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
で表される化合物が好ましい。式中、hは2〜8であるのが好ましく、2又は3であるのがより好ましく、3であるのが特に好ましい。
2−(ジメトキシメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、ジ(炭素数1〜6)アルコキシメチルシリル(炭素数2〜8)アルキル無水コハク酸;
2−(メトキシジメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、(炭素数1〜6)アルコキシジメチルシリル(炭素数2〜8)アルキル無水コハク酸;
2−(ジクロロメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、ジハロゲノメチルシリル(炭素数2〜8)アルキル無水コハク酸;
2−(クロロジメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、ハロゲノジメチルシリル(炭素数2〜8)アルキル無水コハク酸;等が挙げられる。
シランカップリング剤(E)は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような割合で(A)成分及び(E)成分を含有する硬化性組成物の硬化物は、耐熱性及び接着性により優れたものになる。
希釈剤は、本発明の硬化性組成物に流動性をもたせる目的で使用される。
希釈剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート等のアセテート類;トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル;グリセリンジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、アルキレンジグリシジルエーテル、ポリグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のジグリシジルエーテル類;トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等のトリグリシジルエーテル類;4−ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、メチル化ビニルシクロヘキセンジオキサイド等のビニルヘキセンオキサイド類;等が挙げられる。
これらの希釈剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
他の成分としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、サリチル酸類、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、ヒンダードアミン類等が挙げられる。
紫外線吸収剤は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
紫外線吸収剤の使用量は、(A)成分に対して、通常、10質量%以下である。
光安定剤としては、例えば、ポリ[{6−(1,1,3,3,−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)イミノ}]等のヒンダードアミン類等が挙げられる。
これらの光安定剤は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの他の成分の総使用量は、(A)成分に対して、通常、20質量%以下である。
混合方法、脱泡方法は特に限定されず、公知の方法を利用することができる。
このような本発明の硬化性組成物は、塗布工程における作業性に優れるものである。
すなわち、本発明の硬化性組成物を吐出管から吐出し、次いで吐出管を引き上げた場合、糸引き量が少ないか、又はすぐに途切れるものである。したがって、本発明の硬化性組成物を用いた場合、樹脂飛びにより、周囲が汚染されることがない。
また、本発明の硬化性組成物は、塗布後に液滴が広がることにより、周囲が汚染されることもない。
したがって、本発明の硬化性組成物は、光学部品や成形体の原料、接着剤、コーティング剤等として好適に使用される。特に、光素子の高輝度化に伴う、光素子固定材の劣化に関する問題を解決することができることから、本発明の硬化性組成物は、光素子固定用組成物として好適に使用することができる。
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を硬化させて得られるものである。
本発明の硬化性組成物を硬化させる方法としては加熱硬化が挙げられる。硬化させるときの加熱温度は、通常、100〜200℃であり、加熱時間は、通常10分から20時間、好ましくは30分から10時間である。
したがって、本発明の硬化物は、光素子の高輝度化に伴う劣化に関する問題を解決し得る光素子固定材として好適に使用することができる。
硬化物の接着力は、23℃において60N/2mm□以上であることが好ましく、80N/2mm□以上であることがより好ましく、100N/2mm□以上であることが特に好ましい。また硬化物の接着力は、100℃において40N/2mm□以上であることが好ましく、50N/2mm□以上であることがより好ましく、60N/2mm□以上であることが特に好ましい。
本発明の方法は、本発明の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤又は光素子固定材用封止材として使用する方法である。
光素子としては、LED、LD等の発光素子、受光素子、複合光素子、光集積回路等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤又は光素子固定材用封止材として用いて得られる光デバイスは、光素子が高い接着力で固定された、耐久性に優れたものである。
本発明の硬化性組成物は、光素子固定材用接着剤として好適に使用することができる。
本発明の硬化性組成物を光素子固定材用接着剤として使用する方法としては、接着の対象とする材料(光素子とその基板等)の一方又は両方の接着面に該組成物を塗布し、圧着した後、加熱硬化させ、接着の対象とする材料同士を強固に接着させる方法が挙げられる。本発明の硬化性組成物の塗布量は、特に限定されず、硬化させることにより、接着の対象とする材料同士を強固に接着することができる量であればよい。通常、硬化性組成物の塗膜の厚みが0.5〜5μm、好ましくは1〜3μmとなる量である。
本発明の硬化性組成物は、光素子固定材用封止材として好適に用いることができる。
本発明の硬化性組成物を光素子固定材用封止材として使用する方法としては、例えば、該組成物を所望の形状に成形して、光素子を内包した成形体を得た後、そのものを加熱硬化させることにより、光素子封止体を製造する方法等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物を所望の形状に成形する方法としては、特に限定されるものではなく、通常のトランスファー成形法や、注型法等の公知のモールド法を採用できる。
製造例1で得たシラン化合物重合体の質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、標準ポリスチレン換算値とし、以下の装置及び条件にて測定した。
装置名:HLC−8220GPC、東ソー株式会社製
カラム:TSKgelGMHXL、TSKgelGMHXL、及び、TSKgel2000HXLを順次連結したもの
溶媒:テトラヒドロフラン
注入量:80μl
測定温度:40℃
流速:1ml/分
検出器:示差屈折計
製造例1で得たシラン化合物重合体のIRスペクトルは、フーリエ変換赤外分光光度計(パーキンエルマー社製、Spectrum100)を使用して測定した。
300mlのナス型フラスコに、メチルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、製品名「KBE−13」)71.37g(400mmol)を仕込んだ後、蒸留水21.6mlに35%塩酸0.10g(シラン化合物の合計量に対して0.25mol%)を溶解した水溶液を撹拌しながら加え、全容を30℃にて2時間、次いで70℃に昇温して5時間撹拌したのち、酢酸プロピルを140g加えた。ここに、28%アンモニア水0.12g(シラン化合物の合計量に対して0.5mol%)を、全容を撹拌しながら加え、70℃に昇温して3時間さらに撹拌した。反応液に精製水を加え、分液し、水層のpHが7になるまでこの操作を繰り返した。有機層をエバポレーターで濃縮し、濃縮物を真空乾燥することにより、シラン化合物重合体(A1)を55.7g得た。このものの質量平均分子量(Mw)は7800、分子量分布(Mw/Mn)は4.52であった。
シラン化合物重合体(A1)のIRスペクトルデータを以下に示す。
Si−CH3:1272cm−1,1409cm−1,Si−O:1132cm−1
(A成分)
シラン化合物重合体(A1):製造例1で得られた硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B成分)
微粒子(B1):シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製、製品名「AEROSIL RX300」、平均一次粒子径:7nm、比表面積:210m2/g)
微粒子(B2):シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製、製品名「AEROSIL R805」、平均一次粒子径:12nm、比表面積:150m2/g)
微粒子(B3):シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製、製品名「AEROSIL RY300」、平均一次粒子径:7nm、比表面積:125m2/g)
微粒子(B4):シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製、製品名「AEROSIL RX200」、平均一次粒子径:12nm、比表面積:140m2/g)
微粒子(C1):シリコーン系微粒子(日興リカ株式会社製、製品名「MSP−SN08」、平均一次粒子径:0.8μm、形状:球状)、
微粒子(C2):シリコーン系微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、製品名「トスパール120」、平均一次粒子径:2μm、形状:球状)
微粒子(C3):シリコーン系微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、製品名「トスパール145」、平均一次粒子径:4.5μm、形状:球状)
微粒子(C4):シリコーン系微粒子(日興リカ株式会社製、製品名「MSP−SN05」、平均一次粒子径:0.5μm、形状:球状)
(D)成分
シランカップリング剤(D1):1,3,5−N−トリス〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕イソシアヌレート(信越化学工業株式会社製、製品名「KBM−9659」)
(E)成分
シランカップリング剤(E1):3−(トリメトキシシリル)プロピルコハク酸無水物(信越化学工業株式会社製、製品名「X−12−967C」)
シラン化合物重合体(A1)100部に、微粒子(B1)20部、微粒子(C1)5部、シランカップリング剤(D1)10部、シランカップリング剤(E1)3部を加え、さらに、E型粘度計を用いて25℃、200s−1の条件で測定したときの粘度が4.5Pa・sになるように、希釈剤としてジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを添加し、全容を十分に混合、脱泡することにより、硬化性組成物を得た。
第1表に記載の組成に変更したことを除き、実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
実施例1において、シラン化合物重合体(A)、微粒子(B)、微粒子(C)、シランカップリング剤(D)及びシランカップリング剤(E)を、下記第3表に記載の組成で用いたこと、及び、希釈剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(S1)、トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(S2)、及び、1,6−ヘキサンジオールジアセテート(S3)を、下記第2表に記載の混合割合で混合したものを用いたことを除き、実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
2mm角のシリコンチップのミラー面に、硬化性組成物を、それぞれ、厚さが約2μmになるよう塗布し、塗布面を被着体(銀メッキ銅板)の上に載せ圧着した。その後、170℃で2時間加熱処理して硬化させて試験片付被着体を得た。この試験片付被着体を、予め所定温度(23℃、100℃)に加熱したボンドテスター(デイジ社製、シリーズ4000)の測定ステージ上に30秒間放置し、被着体から50μmの高さの位置より、スピード200μm/sで接着面に対し水平方法(せん断方向)に応力をかけ、23℃及び100℃における、試験片と被着体との接着強度(N/2mm□)を測定した。
LEDリードフレーム(株式会社エノモト製、製品名「5050 D/G PKG LEADFRAME」)に、硬化性組成物を、0.4mmφ程度塗布した上に、0.5mm角のサファイアチップを圧着した。その後、170℃で2時間加熱処理して硬化させた後、封止材(信越化学工業株式会社製、製品名「EG6301」)をカップ内に流し込み、150℃で1時間加熱して試験片を得た。
この試験片を85℃、85%RHの環境に168時間曝したのち、プレヒート160℃で、最高温度が260℃になる加熱時間1分間のIRリフロー(リフロー炉:株式会社相模理工製、製品名「WL−15−20DNX型」)にて処理を行った。その後、熱サイクル試験機にて、−40℃及び+100℃で各30分放置する試験を1サイクルとして、300サイクル実施した。その後、封止材を除去する操作を行い、その際に素子が一緒に剥がれるか否かを調べた。この試験を、各硬化性組成物につきそれぞれ複数回行った。素子が一緒に剥がれた回数(NG数)を数え、剥離発生率〔NG率=(NG数/総数)×100〕を算出し、これが25%以下であれば「A」、25%より大きく50%以下であれば「B」、50%より大きければ「C」と評価した。
硬化性組成物をシリンジに充填し、脱泡した後、ディスペンサ(武蔵エンジニアリング株式会社製、製品名「SHOTMASTER300」)にて、ニードル外径0.56mm、ニードル内径0.31mm、ニードル長8mmのニードルを用い、吐出圧300kPa、吐出時間150〜400m秒の条件で1mmφ程度塗布し、ニードルを離したときの糸引き高さを測定した。
糸引き高さが高い硬化性組成物は、樹脂飛びによる周囲の汚染を引き起こすおそれがある一方で、塗布液滴は広がり難いという傾向がある。
硬化性組成物をシリンジに充填し、脱泡した後、ディスペンサ(武蔵エンジニアリング株式会社製、製品名「SHOTMASTER300」)にて、ニードル外径0.56mm、ニードル内径0.31mm、ニードル長8mmのニードルを用い、吐出圧300kPa、吐出時間150〜400m秒の条件で1mmφ程度塗布した。
塗布直後と30分後の塗布液の形状の変化の有無をデジタル顕微鏡(キーエンス株式会社製、製品名「デジタルマイクロスコープVHX−1000」)で確認し、以下の基準で、硬化性組成物の角(塗布液滴中央部の盛り上がった部分)の消え易さを評価した。
A:角がほぼ消えた。
B:角が少し消えた。
C:角が全く消えなかった。
角が消えにくく、かつ、糸引き高さが高い硬化性組成物は、樹脂飛びが生じやすい傾向がある。
硬化性組成物をシリンジに充填し、脱泡した後、ディスペンサ(武蔵エンジニアリング株式会社製、製品名「SHOTMASTER300」)にて、ニードル外径0.56mm、ニードル内径0.31mm、ニードル長8mmのニードルを用い、吐出圧300kPa、吐出時間150〜400m秒の条件で1mmφ程度、連続して塗布した。このとき、樹脂飛び(次の塗布地点まで硬化性組成物が垂れる現象)が生じ、周辺を汚染するか否かを、以下の基準で評価した。
A:糸がすぐに切れ、周辺を汚染しない。
B:糸がニードルの移動中に切れ、周辺を汚染しない。
F:糸が切れず、樹脂飛びにより周辺を汚染した。
硬化性組成物をシリンジに充填・脱泡した後、ディスペンサ(武蔵エンジニアリング株式会社製、製品名「SHOTMASTER300」)にて、ニードル外径0.56mm、ニードル内径0.31mm、ニードル長8mmのニードルを用い、吐出圧300kPa、吐出時間150〜400m秒の条件で0.4mmφ程度塗布した。塗布直後と30分後の塗布液の液滴の大きさをデジタル顕微鏡(キーエンス株式会社製、製品名「デジタルマイクロスコープVHX−1000」)で観察し、以下の基準で、硬化性組成物のぬれ広がり難さを評価した。
A:液滴の大きさはほとんど変化しなかった。
F:ぬれ広がり、液滴の大きさが大きくなった。
実施例1〜31の硬化性組成物は、塗布時の作業性に優れ、かつ、接着性、耐剥離性、耐熱性に優れる硬化物を与える。
一方、(B)成分及び(C)成分を含まない比較例1の硬化性組成物は、塗布時の作業性に劣り、また、得られる硬化物は、接着性、耐剥離性、耐熱性に劣っている。
また、(C)成分を含まない比較例2〜8の硬化性組成物は、塗布時の作業性に劣るか、接着性、耐剥離性、耐熱性のいずれかの性能に劣る硬化物を与える。
Claims (14)
- 前記(A)成分の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の質量平均分子量(Mw)が800〜30,000である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- (A)成分と(B)成分の質量比〔(A)成分:(B)成分〕が、100:0.3〜100:90である請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記(C)成分が、シリコーンで表面が被覆された金属酸化物、シリカ及びシリコーンからなる群から選ばれる少なくとも1種の微粒子である請求項1〜4のいずれかに記載の硬化性組成物。
- (A)成分と(C)成分の質量比〔(A)成分:(C)成分〕が、100:0.3〜100:40である請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性組成物。
- さらに、下記(D)成分を含有する、請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性組成物。
(D)成分:分子内に窒素原子を有するシランカップリング剤 - さらに、下記(E)成分を含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性組成物。
(E)成分:分子内に酸無水物構造を有するシランカップリング剤 - 固形分濃度が、50質量%以上、100質量%未満である、請求項1〜8のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
- 光素子固定材である請求項11に記載の硬化物。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤として使用する方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用封止材として使用する方法。
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