JP6823177B2 - 縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物 - Google Patents

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Description

縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物、その作製方法及び使用方法、並びに、それを含む、又はそれから製造される製造物品及びデバイス。
導入
従来の接着剤組成物は、自動車製品、電子製品、消費者製品、建築、宇宙及び医療産業などの、多様な業界で使用される。接着剤組成物は、熱若しくは水分に対して耐性のある結合を提供するために、又は伝導などの他の機能を提供するために使用される。接着剤組成物は、機械的特性、熱伝導特性、又は導電性特性などの更なる機能を有するように配合されている。導電性接着剤組成物は、典型的には、熱硬化性又は熱可塑性材料であり得る粘着性又は粘性エラストマーなどの、粘着性又は粘性のマトリクス材料中に広く分散された粒子状導電性フィラーを含む。粘着性、接着性、及び凝集特性に加えて、マトリックス材料は、通常、1つ以上の機械的特性を有する組成物を提供する。1つの業界又は用途で使用するために配合される接着剤組成物は、別の業界又は用途での使用には不適切であり得る。
熱を伝導するが電流を伝導しない従来の熱伝導性接着剤組成物は、典型的には、電気を伝導しない粒子状セラミックなどの熱伝導性フィラーを含む。しかし、熱を伝導するが電流を伝導しない他の従来の接着剤組成物は、粒子状の導電性熱伝導性フィラーを含有することができる(ただし、接着剤組成物中の導電性熱伝導性フィラーの濃度が、接着剤組成物中での導電を可能にするのに必要な濃度である、フィラーのパーコレーション閾値より低いことを条件とする)。導電性熱伝導性フィラーのパーコレーション閾値は、熱伝導のみに対するフィラーの作用濃度よりも高い。このような、熱伝導のためのみに企図される従来の接着剤組成物において、導電性熱伝導性フィラーがあまりに多いと、不利益にも、これを含有する(例えば、接着剤がプリント基板のサーマルインターフェース材として、又は電力変換装置/インバータのポッタントとして使用される場合の)デバイスの電気的短絡、過酷な条件における接着剤組成物の機械的若しくは接着不良、又は、フィラーにより強められたマトリックス材料の分解が生じ得る。
従来の導電性接着剤(cECA)組成物は一般に、粘着性又は粘性のマトリックス材料中に、パーコレーション閾値よりも高い濃度で広範に分散した導電性フィラーの微粒子を含む。電流源と電流レシーバとの間で電気的に連通して配置される場合、このようなcECA組成物は、源からレシーバに向けて、フィラーを介して電流を内部で伝導する。cECA組成物には、プリント基板の構成部品、又は光電池モジュールの構成部品などの電子構成部品に接着する、かつ、これらに、又はこれらから電流を伝導するといった、様々な使用法がある。cECA組成物はまた、電子構成部品を含有するハウジングの内面に接着し、これをカバーして、電子構成部品を外部の電磁放射線から遮蔽するファラデーケージを形成するためにも使用され得る。
米国特許第5,611,844号(C.R.Bearingerら)は、接着剤を、フリップチップのアクティブ面と基板との間に適用することにより、基板に対してフリップチップを裏返して結合させるための方法及び組成物に関する。接着剤は、(i)シリコーン樹脂、(ii)シロキサンゴム、(iii)伝導性粒子材料、及び任意選択的に、(iv)ペルオキシド触媒を含有する伝導性シリコーン感圧性接着剤である。
米国特許第6,433,055(B1)号(D.L.Kleyerら)は、(A)ホットメルトシリコーン接着剤、(B)組成物に導電性を付与するのに十分な量の導電性フィラーであって、フィラーが、銀、金、白金、パラジウム、及びこれらの合金から選択される金属の外表面を少なくとも備えた粒子を含む、導電性フィラー、並びに、(C)最大約1000の分子量を有し、1分子当たり少なくとも1つのヒドロキシ基を含有する、有効量のヒドロキシ官能性有機化合物を含み、組成物が硬化性である場合に、化合物が実質的に硬化を阻害しない、導電性ホットメルトシリコーン接着剤組成物に関する(要約)。構成成分(A)は、構成成分(A)を構成成分(B)及び(C)と化合することにより形成されるシリコーン組成物が、(C)ヒドロキシ官能性有機化合物のみを欠く、同様のシリコーン組成物と比較して改善された電気的性能を示すという条件で、当該技術分野において既知の任意のホットメルトシリコーン接着剤であることができる。
米国特許第6,433,057(B1)号(D.E.Bhagwagarら)は、シリコーン組成物、該組成物と多部シリコーン組成物との反応生成物を含む導電性接着剤に関する。
米国特許第8,889,261(B2)号(L.Carbaryら)は、建築用膜用途に用いられる吹き付け可能な接着剤組成物に関する。吹き付け可能な接着剤組成物は、シリコーン樹脂及びオルガノポリシロキサン、又はこれらの反応生成物、並びに、フィラー及び溶媒を含む(要約)。シリコーン樹脂は、R SiO1/2により表される単官能性単位(いわゆるM単位)、及びSiO4/2により表される四官能性単位(いわゆるQ単位)を含有する。Rは、置換又は非置換の一価炭化水素基を表す。
米国特許出願第2015/9376482(A1)号(T.Bekemeierら)は、アルコキシ官能性シロキサン反応性樹脂を含む、湿気硬化性ホットメルトシリコーン接着剤組成物に関する。湿気硬化性ホットメルトシリコーン接着剤組成物は、自動車、電子、建築、宇宙、医療、及び他の業界における、熱及び湿気に耐性のある結合を提供する。湿気硬化性シリコーン接着剤組成物は、(A)反応性樹脂、(B)反応性ポリマー、(C)湿気硬化触媒、及び(D)架橋剤樹脂を含む。反応性樹脂(A)は、ヒドロシリル化触媒の存在下での、RSiO1/2単位及びSiO4/2単位を含むアルケニル官能性シロキサン樹脂と、少なくとも1つのケイ素結合水素原子を有するアルコキシシラン官能性オルガノシロキサン化合物との反応の、反応生成物を含む。反応性ポリマー(B)は、ヒドロシリル化触媒の存在下での、少なくとも1つのケイ素結合水素原子を有するアルコキシシラン官能性オルガノシロキサン化合物と、平均して1分子当たり少なくとも2つの脂肪族不飽和有機基を有するポリオルガノシロキサンとの反応の、反応生成物を含む。
本発明者らは、cECA組成物の接着、電気、機械、及び安定性能の各特性を最適化するために、様々な技術戦略を試みることができることを理解している。課題は、導電性フィラー、及びプレポリマー又はポリマーのみを含有するcECA組成物の性能を改善するために行うことができることは、わずかしか存在しないということである。別の課題は、電気的性能の側面を改善することにより、接着又は機械的性質が弱まり得る、又はその逆が起こり得る、かつ、接着性を改善することにより、機械的性質が弱まり得る、又はその逆が起こり得るということである。多くの新規のcECA組成物は、1種以上の性能向上添加剤を更に含む。例えば、多くのcECA組成物は、cECA組成物の基板への、満足のいく接着、及び/又はマトリックス材料の導電性フィラーへの接着を成し遂げるための成分又はプライマーとして、接着促進剤を使用している。cECA組成物は、導電性を上げる、初期接触抵抗を下げる、かつ/又は体積抵抗率を下げるなどの、電気的性能を改善するための、反応性有機化合物を使用し得る。課題は残ったままである。
我々の技術的解決策には、導電性シリコーン接着剤(ECSA)組成物、その作製方法及び使用方法、並びに、それを含む、又はそれから製造される製造物品及びデバイスが含まれる。ECSA組成物は、反応性MQオルガノシロキサン樹脂と、反応性ポリジオルガノシロキサンポリマーと、粒子状金属系フィラーと、を含む。
「発明の概要」及び「要約書」は、参照により本明細書に組み込まれる。ECSA組成物は性能向上添加剤を更に含み得るが、ECSAは、性能向上添加剤なしでも、改善された接着、電気、機械、及び/又は安定性能を達成することができる。ECSA組成物の性能とは、反応性MQオルガノシロキサン樹脂を含有しない、比較(本発明のものではない)ECA組成物において、同レベルの電気的性能を達成するために必要とされる同一のフィラーの使用量に対して、少ない粒子状金属系フィラーの使用量(即ち、ECSA組成物中の粒子状金属系フィラーの濃度が低いこと)で、特定レベルの電気的性能が達成されるようなものである。ECSA組成物中での少ないフィラー使用量において、その機械的特性、例えば引張強度及び/又は破断点伸びは、フィラー使用量がより高い比較ECSA組成物の機械的特性に対して維持される、又は改善される。本発明は、複数の代表的な非限定の実施形態、及び実施例を開示することにより、例示的な方法で本明細書にて説明されている。いくつかの実施形態では、本発明は、以下の番号付けされた態様のいずれか1つである。
態様1.縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物(縮合硬化性ECSA組成物)であって、構成成分(A)〜(C):(A)第1濃度の(C−C)アルケニル基を含有する、(C−C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、式(I)の化合物(RO)Si−(C−C)アルキレン−Si(RO−Si(RH (I)[式中、各Rは独立して(C−C)アルキルであり、各Rは独立して(C−C)アルキルであり、各Rは独立して(C−C)アルキルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物である、反応性MQオルガノシロキサン樹脂、(B)同一又は異なる式(I)の化合物と、25℃で5,000〜200,000センチポアズ(cp)の動粘度を有する、(C−C)アルケニル基末端ポリジオルガノシロキサン[式中、各オルガノ基は独立して(C−C)アルキルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物である反応性ポリジオルガノシロキサンポリマー、及び、少なくとも1つの(C)粒子状金属系フィラーを含み、構成成分(C)の濃度が、縮合硬化性ECSA組成物の全体積に対して15〜80体積%(vol%)であり、構成成分(A)の濃度が、構成成分(A)及び(B)の総重量に対して40〜70重量%(wt%)であり、構成成分(A)〜(C)の総重量が、縮合硬化性ECSA組成物の100wt%より少ない、又はこれに等しい、縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
態様2.(i)(A)反応性MQオルガノシロキサン樹脂が、第1濃度の(C)アルケニル基を含有する、(C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、式(I)の化合物(RO)Si−(C−C)アルキレン−Si(RO−Si(RH (I)[式中、R、R、及びRの少なくとも1つ、少なくとも2つ、又はそれぞれはメチルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物である、又は、(ii)(A)反応性MQオルガノシロキサン樹脂が、1モル当たり1,000グラム(g/mol)〜30,000g/mol、若しくは4,000g/mol〜25,000g/mol、若しくは5,000g/mol〜20,000g/molの重量平均分子量(Mw)であることを特徴とする、又は、(iii)(A)反応性MQオルガノシロキサン樹脂が、ヒドロシリル化反応の生成物であることを特徴とし、(C−C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂の第1濃度の(C−C)アルケニル基の、15モル%(mol%)〜90mol%、25mol%〜75mol%、若しくは25mol%〜50mol%が、式(I)の化合物とヒドロシリル化反応している、又は、(iv)(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と、(iii)の組み合わせである、態様1に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
態様3.(i)(B)反応性ポリジオルガノシロキサンポリマーが、25℃で10,000cp〜150,000cp、若しくは40,000cp〜100,000cpの動粘度を有する(C)アルケニル基末端ポリジオルガノシロキサンのヒドロシリル化反応の生成物である、又は、(ii)反応性ポリジオルガノシロキサンポリマーの少なくとも50%、少なくとも90%、若しくは各オルガノ基がメチルである、又は、(iii)構成成分(B)を作製するためにヒドロシリル化反応で使用される式(I)の化合物が、少なくとも1つ、少なくとも2つ、又はそれぞれがメチルである各R、R、及びRを有する、又は、(iv)(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と、(iii)の組み合わせである、態様1又は2に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
態様4.(i)(C)粒子状金属系フィラーの金属が、元素周期表の第1〜13族のいずれか1つの元素、スズ、鉛、アンチモン、ランタニド、アクチニド、任意の2種類以上のこのような金属のブレンド、任意の2種類以上のこのような金属の合金、若しくは、任意の1つのこのような金属若しくはこのような合金で構成されるシェルと、金属様若しくは非金属様支持材料(例えば、ガラスビーズである非金属様支持材料)で構成されるコアと、を含むコアシェル粒子である、又は、(ii)構成成分(C)粒子状金属系フィラーの金属が、銀;銅;金;アルミニウム;モリブデン;亜鉛;タングステン;ニッケル;鉄;パラジウム;白金;スズ;鉛;チタン;真鍮、青銅、67Cu33Zn、炭素鋼、方向性電磁鋼板、MANGANIN、コンスタンタン、若しくはニクロムの金属合金;若しくは任意の2種類以上の前述の金属及び合金のブレンドである、又は、(iii)(C)粒子状金属系フィラーが、縮合硬化性ECSA組成物の20vol%〜50vol%、若しくは30vol%〜45vol%、若しくは35〜40vol%である、又は、(iv)(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と、(iii)の組み合わせである、態様1〜3のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。いくつかの態様では、(C)粒子状金属系フィラーは、銀コーティングしたガラスビーズ、あるいは任意の2種類の(C)のブレンド、あるいは、以下(C):銀粒子、銀コーティングしたアルミニウム粒子、及び銀コーティングしたガラスビーズのそれぞれを含む。いくつかの態様では、ブレンドは、以下の(C):銀粒子、銀コーティングしたアルミニウム粒子、及び銀コーティングしたガラスビーズのそれぞれであり、(C)の総含量は、縮合硬化性ECSA組成物の35〜40vol%である。
態様5.構成成分(D)〜(I):(D)縮合触媒、(E)ビヒクル、(F)架橋剤、(G)水分捕捉剤、(H)接着促進剤、(I)3,000〜10,000g/molのMwを有する非反応性MQオルガノシロキサン樹脂(存在する場合、(H)の量は、(A)+(I)の合計重量の>0wt%〜70wt%である)、及び(J)シリカのうち少なくとも1つを更に含む、態様1〜4のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
態様6.(i)構成成分(A)の濃度が、構成成分(A)及び(B)の総重量に対して45wt%〜65wt%、若しくは50wt%〜60wt%である、(ii)構成成分(C)の濃度が、縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物の総重量に対して20wt%〜60wt%、若しくは25wt%〜55wt%、若しくは30wt%〜50wt%である、(iii)縮合硬化性ECSA組成物が、>0〜10オームセンチメートル、あるいは>0オームセンチメートル〜<0.10オームセンチメートルのバルク体積抵抗率(ρ)を特徴とする、又は、(iv)(i)と(ii)、若しくは(i)と(iii)、若しくは(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と、(iii)の組み合わせである、態様1〜5のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
態様7.縮合硬化導電性シリコーン接着剤組成物を得るために、態様1〜6のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を縮合硬化した、硬化生成物。
態様8.物理的に形状化された形態の、態様1〜6のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物、又は、物理的に形状化された形態の、態様7に記載の硬化生成物を含む、製造された物品。
態様9.基板と、基板上に配置された態様1〜6のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物、又は態様7に記載の硬化生成物と、を含む、電気デバイス。
態様10.態様1〜6のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を作製する方法であって、構成成分(A)及び(B)と、任意選択的に(E)ビヒクルと、を含む構成成分を混合して、(A)及び(B)と、任意選択的に(E)との均一混合物を得ることと、構成成分(C)を均一混合物に分散させて、充填混合物を得ることと、(D)縮合触媒と、任意選択的に(F)架橋剤、及び/又は(G)水分捕捉剤とを充填混合物に分散させて、縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を得ることと、を含む、方法。
態様11.態様7に記載の硬化生成物を作製する方法であって、態様1〜6のいずれか1つに記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を湿気と接触させて、接触組成物を得、任意選択的に接触組成物を加熱して、硬化生成物を得ることを含む、方法。
態様12.態様8に記載の製造された物品を作製する方法であって、縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を物理的に形状化して、物理的に形状化された形態にし、任意選択的に、物理的に形状化された形態の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を縮合硬化して、物理的に形状化された形態の硬化生成物を得、製造された物品を得ることを含む、方法。
態様13.態様9に記載の電気デバイスを作製する方法であって、縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を基板に適用して電気デバイスを得ること、又は、硬化生成物を基板に適用して電気デバイスを得ること、又は、基板上に適用した縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を硬化して電気デバイスを得ることを含む、方法。
態様14.(i)(C)粒子状金属系フィラーの濃度が、縮合硬化性ECSA組成物の総重量に対して70重量%(wt%)〜80wt%、あるいは75wt%〜79wt%である、又は、(ii)(C)粒子状金属系フィラーが銀、若しくは銀とアルミニウムの合金を含む、又は、(iii)(i)と(ii)の両方である、態様1〜13のいずれか1つに記載の発明。
態様15.構成成分(A)及び(B)の総重量が、縮合硬化性ECSA組成物の総重量に対して19wt%〜21wt%である、態様1〜14のいずれか1つに記載の発明。
態様16.縮合硬化性ECSA組成物が、(i)(D1)スズ、ジルコニウム、若しくはチタンをベースにする縮合触媒(例えば、チタンジイソプロポキシジエチルアセトアセテート(TDIDE)、若しくはテトラ(tert−ブチル)チタネート(TTBT))、又は、(ii)(E1)多アルコキシ官能性シラン(例えば、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、若しくはこれらのいずれか2つ以上の組み合わせ)であるビヒクル、又は、(iii)(F1)架橋剤、又は、(iv)(G1)アルコキシシランである水分捕捉剤、又は、(v)(D1)及び(E1)、又は、(vi)(D1)及び(F1)、又は、(vii)(D1)及び(G1)、又は、(viii)(D1)、(E1)、及び(F1)、又は、(ix)(D1)、(E1)、及び(G1)、又は、(x)(D1)、(E1)、(F1)、及び(G1)を更に含む、態様1〜15のいずれか1つに記載の発明。いくつかの態様では、縮合硬化性ECSA組成物の総重量に対して、(D1)は0.10〜0.30wt%であり、(E1)は0.10〜1.0wt%であり、(F1)は0wt%〜5wt%であり、(G1)は1〜2wt%である。TDIDEはCAS 27858−32−8であり、Tyzor PITAとして販売されており、TTBTはCAS 3087−39−6であり、Tyzor 9000として販売されている(共にDorf Ketal製)。
態様17.縮合硬化性ECSA組成物が、全て後述の体積抵抗率試験方法に従い測定すると、0.0001〜0.1オームセンチメートル(Ohm−cm)、あるいは0.001〜0.1Ohm−cm、あるいは0.003〜0.010Ohm−cm、あるいは0.005〜0.013Ohm−cmの体積抵抗率(VR)を有する、態様1〜16のいずれか1つに記載の発明。
態様18.縮合硬化性ECSA組成物を硬化して、(i)全て後述の体積抵抗率試験方法に従い測定すると、0.0001〜0.1Ohm−cm、あるいは0.001〜0.1Ohm−cm、あるいは0.001〜0.030hm−cm、あるいは0.003〜0.021hm−cmの体積抵抗率(VR)、又は、(ii)全て後述の接着性試験方法に従い測定すると、AFが中程度〜AF/CFが高い、あるいはAFが高い〜AF/CFが高い、あるいはAF/CFが高い、接着性(ADHES)、又は、(iii)後述のビーズフロー試験方法に従って測定すると、NSのビーズフロー(BF)、又は、(iv)全て後述のジュロ硬度試験方法に従い測定すると、30〜90、あるいは40〜80、あるいは50〜76のジュロ硬度(DUR)、又は、(v)全て後述の破断点伸び試験方法に従い測定すると、10%〜400%、あるいは15%〜350%、あるいは17%〜340%の破断点伸び(E@B)、又は、(vi)全て後述の12.5%ひずみにおける応力試験方法に従い測定すると、300〜2000kPa、あるいは500〜1800kPa、あるいは800〜1700kPaの12.5%ひずみにおける応力(S@S)、又は、(vii)全て後述の引張強度試験方法に従い測定すると、1000〜2000kPa、あるいは1050〜1800kPa、あるいは1100〜1700kPaの引張強度(TS)、又は、(viii)(i)及び(ii)、又は、(ix)(i)及び(iii)、又は、(x)(i)及び(iv)、又は、(xi)(i)及び(v)、又は、(xii)(i)及び(vi)、又は、(xiii)(i)及び(vii)、又は、(xiv)(iv)及び(v)、又は、(xv)(iv)及び(vi)、又は、(xvi)(iv)及び(vii)、又は、(xvii)(v)〜(vii)のうち少なくとも2つ、又は、(xviii)(v)〜(vii)のそれぞれ、又は、(xix)(iv)及び(xvii)、又は、(xx)(iv)及び(xix)を特徴とする縮合硬化ECSA組成物を得る、態様1〜17のいずれか1つに記載の発明。
縮合硬化性ECSA組成物は、構成成分(A)、(B)、(C)を含み、任意選択的に、後述の構成成分(D)〜(H)のうち、0個、1つ、又はそれ以上を更に含む。
構成成分(A):反応性MQオルガノシロキサン樹脂。構成成分(A)は、第1濃度の(C−C)アルケニル基を含有する、(C−C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、式(I)の化合物(RO)Si−(C−C)アルキレン−Si(RO−Si(RH (I)[式中、各Rは独立して(C−C)アルキルであり、各Rは独立して(C−C)アルキルであり、各Rは独立して(C−C)アルキルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物である。(A)は典型的には、組成物の総重量に対して、20〜99.9重量%(wt%)の濃度で組成物中に存在する。
構成成分(B):反応性ポリジオルガノシロキサンポリマー。構成成分(B)は、25℃で5,000〜200,000cpの動粘度を有する、(C−C)アルケニル基末端ポリジオルガノシロキサン[式中、各オルガノ基は独立して(C−C)アルキルである。]と、同一又は異なる式(I)の化合物とのヒドロシリル化反応の生成物である。(B)は典型的には、全て、(A)シルセスキオキサン樹脂100部に対して、0.01部〜400部、あるいは100〜400部、あるいは0.01〜100部、あるいは0.01〜50部の濃度で組成物中に存在する。
いくつかの態様では、(B)は、式RSiOの二官能性単位と、式R X’(3−a)SiG−[式中、Rはアルコキシ基、又は一価の非置換若しくは置換炭化水素基であり、Rは非置換又は置換の一価炭化水素基であり、Rは前述したとおりの基であり、X’は加水分解基であり、Gは酸素原子、又は末端単位のケイ素原子を別のケイ素原子と連結する二価の基であり、aは0又は1である。]の末端単位と、を含む。オルガノポリシロキサンは、任意選択的に、式RSiO3/2[式中、Rは前述のとおりである。]の三官能性単位の合計に対して、最大20%を占めることができる。RSiO単位中の、R及びR33により表される基の少なくとも50%、典型的には少なくとも80%は、メチルなどの低級アルキルである。
オルガノポリシロキサンに存在する(B)の末端単位は、式R X’(3−a)SiG−[X’は加水分解基であり、Rは前述したとおりの基であり、Gは酸素原子、又は末端単位のケイ素原子を別のケイ素原子と連結する二価の基であり、下付き文字aは0又は1である。]により表される。典型的には、オルガノポリシロキサンは、架橋生成物を形成するために、1分子当たり平均で2つ以上の加水分解性(X’)基を含有する。X’により表される典型的な加水分解基としては、ヒドロキシ、アルコキシ(例えばメトキシ及びエトキシ)、アルケニルオキシ(例えばイソプロペニルオキシ)、エノキシ、ケトキシモ(例えばメチルエチルケトキシモ)、カルボキシ(例えばアセトキシ)、アミドキシ(例えばアセトアミドキシ)、並びにアミノキシ(例えばN,N−ジメチルアミノキシ)が挙げられるが、これらに限定されない。
(B)に関する、式R X’(3−a)SiG−の末端単位又は基において、下付き文字aが0である場合、X’により表される基はアルコキシ、ケトキシモ、アルケニルオキシ、カルボキシ、アミノキシ、又はアミドキシであることができる。下付き文字aが1である場合、X’は典型的にはアルコキシであり、Rはアルキル(例えばメチル若しくはエチル)、又はアミノアルキル(例えばアミノプロピル若しくは3−(2−アミノエチルアミノ)プロピル)である。アミノアルキル基のアミノ部分は、一級、二級、又は三級であることができる。
(B)の態様において、末端単位Gに関する式は、二価の基又は加水分解に対して安定性である原子である。加水分解に対して安定性である、とは、加水分解性でなく、かつ、末端単位のケイ素原子が、オルガノポリシロキサンの別のケイ素原子に結合し、末端単位が組成物の硬化中に除去されず、硬化反応が悪影響を受けないことを意味する。Gにより表される、加水分解に対して安定性である連結としては、酸素、ヒドロカルビレン(例えばアルキレン及びフェニレン)、酸素、窒素、及び硫黄から選択される1つ以上のへテロ原子を含有するヒドロカルビレン、並びに、これらの連結基の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。Gは、シルアキレン連結、例えば−(OSiMe)CHCH−、−(CHCHSiMe)(OSiMe)CHCH−、−(CHCHSiMe)O−、(CHCHSiMe)OSiMe)O−、−(CHCHSiMe)CHCH−及び−CHCH−、シロキサン連結(例えば−(OSiMe)O−)、又は、より好ましくは酸素原子を表すことができる。
(B)の態様において、好ましい末端単位の具体例としては、(MeO)SiCHCH−、(MeO)SiO−、Me(MeO)SiO−、(EtO)SiO−、(MeO)SiCHCHSiMeCHSiMeCHCHSiMeO−、及びCH=C(CH)OSiO−が挙げられるが、これらに限定されない。これらの式中のMeはメチルを表し、Etはエチルを表す。
(B)の態様において、X’がアルコキシ基を含有する場合、このX’基を、エチレンなどのアルキレンラジカルにより最も近いシロキサン単位から分離するのが望ましい場合がある。この例において、R X’(3−a)SiG−は、(MeO)SiCHCHSi(Me)O−である。アルコキシ基をトリアルコキシシリルアルキル基に転換する方法は、先行技術に記載されている。例えば、式(MeO)SiO−及びMe(MeO)SiO−を有する湿気反応性基を、式(MeO)Si及びMe(MeO)Siをそれぞれ有する化合物により、シラノール末端ポリオルガノシロキサンに導入することができる。あるいは、ポリオルガノシロキサンがアルケニル基(例えばビニル)、及び白金族金属又はその化合物をヒドロシリル化反応触媒として含有する場合、式(MeO)SiH及びMe(MeO)SiHをそれぞれ有する化合物を使用することができる。他の加水分解基(例えばジアルキルケトキシモ、アルケニルオキシ、及びカルボキシ)が、アルコキシ基の代わりになることが可能であることが理解されよう。
(B)の態様は、アルキル又はアミノアルキルラジカルのいずれかと共に、3つのケトキシモ基又は3つのアルコキシ基、2つのケトキシモ基又は2つのアルコキシ基を含有するポリジメチルシロキサンであり得る。オルガノポリシロキサンの粘度は、25℃で0.02Pa・s〜100Pa・s、典型的には0.35〜60Pa・sの範囲であってよい。
構成成分(C):粒子状金属系フィラー。(C)粒子状金属系フィラーは、20℃で0.0001オームセンチメートル未満の体積抵抗率(ρ)、及び、20℃で1×10ジーメンス毎メートル(S/m)の電気伝導率(K)を有することができる。粒子状金属系フィラーは分散性であり得、構成成分(A)、(B)中でコロイド懸濁液を、又は構成成分(A)及び(B)のヒドロシリル化反応の生成物を形成することができる。
いくつかの態様では、構成成分(C)粒子状金属系フィラーの金属は、元素周期表の第1〜13族のいずれか1つの元素、スズ、鉛、アンチモン、ランタニド、アクチニド、任意の2種類以上のこのような金属のブレンド、任意の2種類以上のこのような金属の合金、又は、任意の1つのこのような金属若しくはこのような合金で構成されるシェルと、金属様若しくは非金属様支持材料とで構成されるコアを含むコアシェル粒子である。金属は、銀、銅、金、アルミニウム、カルシウム、モリブデン、亜鉛、リチウム、タングステン、ニッケル、鉄、パラジウム、白金、スズ、鉛、チタン、及び水銀;又は、真鍮、青銅、67Cu33Zn、炭素鋼、方向性電磁鋼板、MANGANIN、コンスタンタン、及びニクロムのいずれか1つの金属合金;又は、銅、金、アルミニウム、カルシウム、モリブデン、亜鉛、リチウム、タングステン、ニッケル、鉄、パラジウム、白金、スズ、鉛、チタン、水銀、真鍮、青銅、67Cu33Zn、炭素鋼、方向性電磁鋼板、MANGANIN、コンスタンタン、及びニクロムのいずれか2つ以上の物理的ブレンドであってよい。金属は、銀、銅、又は金であってよい。あるいは、金属は、銀、銅、及び金を欠いていてもよく、金属は、アルミニウム、カルシウム、モリブデン、亜鉛、リチウム、タングステン、ニッケル、鉄、パラジウム、白金、スズ、鉛、チタン、及び水銀のうちいずれか1つの金属、又は、炭素鋼、方向性電磁鋼板、及びニクロムのうちいずれか1つの金属合金、又は、アルミニウム、カルシウム、モリブデン、亜鉛、リチウム、タングステン、ニッケル、鉄、パラジウム、白金、スズ、鉛、チタン、水銀、炭素鋼、方向性電磁鋼板、及びニクロムのうちいずれか2つ以上の物理的ブレンドであってよい。
構成成分(C)は、銀、又は銀コーティングしたコア粒子であってよい。銀粒子とは、原子番号47を有する元素(Ag)の、微粉化した固体形態を意味し、銀粒子は全体的に、少なくとも90原子%(at%)のAg、あるいは95at%を超えるAg、あるいは98at%、あるいは>99.99at%Agを有する。
構成成分(C)はコアシェル粒子を含み、コア材料は固体又は液体であることができる。コア材料は、300℃を超える沸点を有する液体(例えば水銀)、あるいは固体であることができる。コア材料は、単一粒子、あるいは複数の粒子のクラスタ又はアグロメレートであることができる。コア材料は、導電性、又は非導電性(絶縁性)であることができる。コア材料は、シェルの金属とは異なる金属であることができる、又は、コア材料はシリケートガラス(例えば、ソーダ−ライム−シリケートガラス若しくはボロシリケートガラス)、炭素のダイヤモンド多形、シリカ、有機ポリマー、オルガノシロキサンポリマー、若しくはセラミックであることができる。コア材料は固体又は中空であってよい。いくつかの態様では、コア材料はアルミニウム;シリケートガラス;炭素;セラミック;銅;鉄;リチウム;モリブデン;ニッケル;有機ポリマー;パラジウム;白金;シリカ;スズ;タングステン;亜鉛;又は、アルミニウム、銅、鉄、リチウム、モリブデン、ニッケル、パラジウム、白金、スズ、タングステン、及び亜鉛のうちいずれか2つ以上の金属合金;又は、アルミニウム、シリカガラス、炭素、セラミック、銅、鉄、リチウム、モリブデン、ニッケル、有機ポリマー、パラジウム、白金、シリカ、スズ、タングステン、亜鉛及び金属合金のうちいずれか2つ以上の物理的ブレンドであることができる。
銀粒子(例えば銀フレーク)及びAgコーティングしたコア粒子は、独立して、表面処理済みであってよい。例えば、このような粒子を表面処理すると、硬化性オルガノシロキサン組成物による「湿潤性」、及び/又は硬化性シリコーン組成物、ECSA、若しくは両方への分散性を改善(即ち増加)することができる。表面処理は、粒子を酸、塩基、相溶剤、潤滑剤、又は加工助剤などの化学物質と接触させることを含み得る。化学物質は、水酸化ナトリウム水溶液、(C−C28)カルボン酸若しくはエステル(例えば脂肪酸若しくは脂肪酸エステル)、炭化水素ビヒクル、ケイ素含有化合物、又は硫酸であることができる。ケイ素含有化合物は、オルガノクロロシラン、オルガノシロキサン、オルガノジシラザン、オルガノアルコキシシランであってよい。銀粉末から銀フレークを作製するミルプロセス中に潤滑剤を使用して銀粒子を処理し、銀粉末における冷間圧接又はアグロメレートの形成を防止することができる。化学物質は、粒子を硬化性シリコーン組成物の他の成分と混合する前に、銀粒子及び/又はAgコーティングしたコア粒子から除去されてよい、あるいは、除去されなくてもよい。処理プロセス後に、処理した粒子を溶媒により洗浄する場合でさえ、潤滑剤又は相溶剤などの化学物質が粒子の表面上にある程度化学吸着したまま残留し得る。
構成成分(D)縮合触媒。(D)は、チタン、スズ、又はジルコネート系縮合触媒などの縮合触媒、例えば、チタンテトラブトキシドなどのチタンアルコキシドであってよい。(D)の例は、米国特許第8,580,073(B2)号に記載されている。
構成成分(E)ビヒクル。(E)溶媒の例は、炭化水素(例えばイソアルカン)、芳香族炭化水素(例えばキシレン)、1種以上の揮発性ペルメチルシロキサン(例えば、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、直鎖デカメチルテトラシロキサン、環状オクタメチルテトラシロキサン、及びデカメチルペンタシロキサン)、並びにこれらの混合物である。組成物中に存在する場合、(E)ビヒクルは、組成物の総重量に対して、0.1wt%〜90wt%の濃度で存在することができる。
構成成分(F)架橋剤。(F)は、式R Si(OR4−n[式中、nは2、1、又は0であり、各Rは独立して(C−C)アルカン、フェニル、又はビニルであり、各Rは独立して、(C−C)アルカン(例えば、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、又はフェニルトリメトキシシラン)である。]のジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、又はテトラアルコキシシランである。(F)の例は、米国特許第8,580,073(B2)号に見出される。
構成成分(G)水分捕捉剤。(G)は、式R Si(OR4−n[式中、nは2、1、又は0であり、各Rは独立して(C−C)アルカン、フェニル、又はビニルであり、各Rは独立して、(C−C)アルカン(例えば、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、又はフェニルトリメトキシシラン)である。]のヘキサメチルジシラザン(若しくは他の単官能性水分捕捉剤)、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、又はテトラアルコキシシランである。(G)の例は、米国特許第8,580,073(B2)号に見出される。(G)は独立して、(F)架橋剤で定義されているものと同じであることができる。(F)は、過剰量の(F)が(G)として機能するように、架橋に望ましい量より過剰に使用することができる。
構成成分(H)接着促進剤。いくつかの実施形態では、組成物(例えば、化学増幅型フォトレジスト組成物)は、(H)接着促進剤を非含有である(欠いている、又は添加されない)。いくつかの実施形態では、組成物(例えば、化学増幅型フォトレジスト組成物)は、1種以上の(H)接着促進剤を更に含む。(H)接着促進剤を使用すると、パターニングが必要な基板、例えば半導体ウエハ(例えばシリコンウエハ)又は金属表面への、組成物の結合を向上させることができる。(H)接着促進剤を使用すると、多層レジストの下層(例えばARC、エッチングマスク層、又はハードコート層などの下層)への結合もまた向上させることができる。(H)接着促進剤の例は、市販されているシランカップリング剤などのシランカップリング剤である。シランカップリング剤は、典型的には、官能化アルキル基に加えて、3つのアルコキシ基又は2つのアルコキシ基、及び全てが同じケイ素原子に結合されたアルキル基を含有する。官能化アルキル基は、アミノアルキル基、エポキシ−アルキル基、アクリルオキシアルキル基、メタクリルオキシアルキル基、ウレイドアルキル基、イソシアヌラトアルキル基、メルカプトアルキル基、又はアルケニル基であってもよい。例としては、ビニルトリメトキシシラン、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、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが挙げられる。シルセスキオキサン含有組成物(例えば、フォトレジスト組成物)中に存在する場合、(E)接着促進剤は、組成物の総重量に対して、0.01wt%〜5wt%の濃度で存在することができる。
構成成分(I):2,000〜10,000g/mol、あるいは3,000〜8,000、あるいは4,000〜6,000g/molのMwを有する非反応性MQオルガノシロキサン樹脂。いくつかの態様では、(I)は、(A)+(I)の合計重量のうち、25〜60wt%、あるいは45〜55wt%の濃度で存在する。(I)が存在する場合、(A)の対応する量は、(A)+(I)の合計重量のうち、それぞれ<100wt%〜30wt%、あるいは75〜40wt%、あるいは55〜45wt%である。いくつかの態様では、(I)は後述する(I1)である。
(J)シリカ。いくつかの態様では、(J)はヒュームドシリカである。いくつかの態様では、(J)は疎水化ヒュームドシリカである。いくつかの態様では、疎水化ヒュームドシリカは、ヘキサメチルジシラザンで処理されたヒュームドシリカである。いくつかの態様では、(J)が存在する場合、(J)は、全て、組成物の総重量に対して、0.1〜5wt%、あるいは1〜4wt%、あるいは2〜3wt%の濃度で存在する。
縮合硬化性ECSA組成物、及び、硬化によりこれより調製される縮合硬化ECSA組成物中の全ての構成成分の合計濃度は100%である。
好適な基材は、スズ、銀、金、又はアルミニウムなどの金属基材;有機ポリマー;シリコーン;セラミックス;シリケートガラス;木材;紙;及び建築材料である。
本明細書の任意の化合物は、天然存在比の形態及び同位体濃縮した形態が含まれる全てのその同位体形態を含む。いくつかの態様では、同位体形態は、天然存在比の形態、あるいは同位体濃縮した形態である。同位体濃縮した形態は、同位体濃縮した化合物の検出が、治療又は検出で有用である、医学又は偽造防止用途などの追加の使用を有することができる。
本明細書で使用する場合、体積抵抗率(ρ)及び導電率(K)は、バルク体積抵抗率及びバルク導電率を指す。体積抵抗率の値及び導電率の値が何らかの事情で矛盾する場合、体積抵抗率の値が優先する。
縮合硬化性ECSA組成物は、本発明の反応性構成成分(A)の代わりに、対応する非反応性構成成分が用いられること、本発明の反応性構成成分(B)の代わりに、対応する非反応性構成成分が用いられること、又はこれら両方であることを除いて、本発明の縮合硬化性ECSA組成物と同一である比較組成物に対して、低下した体積抵抗率を有益にもたらす。縮合硬化性ECSA組成物を115℃で7日間、硬化及びエージングすることなどにより調製した縮合硬化ECSA組成物は、低下した体積抵抗率を有益にもたらす。
縮合硬化性ECSA組成物を115℃で7日間、硬化及びエージングすることなどにより調製した縮合硬化ECSA組成物は、比較組成物に対して、増加したジュロ硬度を有益にもたらす。
縮合硬化性ECSA組成物を115℃で7日間、硬化及びエージングすることなどにより調製した縮合硬化ECSA組成物は、比較組成物に対して、12.5%ひずみにおける増加した応力を有益にもたらす。
縮合硬化性ECSA組成物を115℃で7日間、硬化及びエージングすることなどにより調製した縮合硬化ECSA組成物は、比較組成物に対して、低下した破断点伸びを有益に提供する。
縮合硬化性ECSA組成物を115℃で7日間、硬化及びエージングすることなどにより調製した縮合硬化ECSA組成物は、比較組成物に対して、同等レベルの引張強度を有益に提供する。
本明細書で特に定義されていない限り、言及された一般的な用語は下記の意味を有する。あるいは、別個の実施形態に優先する。冠詞「a」、「an」、及び「the」は各々、1つ以上を指す。いずれの比較例も、例示の目的でのみ使用され、先行技術ではないものとする。「〜を非含有」又は「〜を欠いている」とは、完全な不存在、あるいは検出可能ではないことを意味する。「IUPAC」は、国際純正応用化学連合(International Union of Pure and Applied Chemistry)(IUPAC Secretariat,Research Triangle Park,North Carolina,USA)である。要素A及びBのマーカッシュ群は、「A及びBから選択される要素」、「A及びBからなる群から選択される要素」、又は「要素A又はB」として同等に表現することができる。各要素は独立して下位属又は属の種であってよい。「であって(も)よい、し得る、ことができる、ことがある(may)」は、選択の余地を供与するものであり、必須ではない。「動作可能な(operative)」は、機能的に可能又は有効であることを意味する。「任意選択的な(任意選択的に)」とは、存在しない(又は除外される)か、あるいは存在する(又は含まれる)ことを意味する。特性は、測定のための標準的な試験方法及び条件(例えば、粘度については23℃及び101.3kPa)を使用して測定される。整数の範囲が小数値を含まないことを除いて、範囲は、端点、部分範囲、並びにその中に包含される整数値及び/又は小数値を含む。
本明細書において別段に定義しない限り、ASTMとは、標準化機関であるASTM International,West Conshohocken,Pennsylvania,USAを意味する。名称の付いた化学技術用語は、IUPACにより定義される意味を有し、又は、非IUPAC用語については、Hawley’s CONDENSED CHEMICAL DICTIONARY,11th edition,N.Irving Sax & Richard J.Lewis,Sr.,1987(Van Nostrand Reinhold)により定義される意味を有する。IUPAC用語のいくつかは、IUPAC.Compendium of Chemical Terminology,2nd ed.(the「Gold Book」).Compiled by A.D.McNaught and A.Wilkinson.Blackwell Scientific Publications,Oxford(1997).XML,on−line corrected version:http://goldbook.iupac.org(2006−)created by M.Nic,J.Jirat,B.Kosata;updates compiled by A.Jenkins.ISBN 0−9678550−9−8.doi:10.1351/goldbook、に見出すことができる。重量平均分子量(「M」)などのポリマーの平均分子量は、ポリスチレン標準物質を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を使用して決定する。化学元素及び化学元素の族は、元素の周期表(2013年5月01日版)においてIUPACによって公開されているものを意味するものとする。IECは、Geneva,Switzerlandの標準化機関である国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission)である。構成成分の混合物からある構成成分を除去することには、混合物の他の構成成分から、その構成成分を分離すること、及び/又は構成成分を誘導体化/反応させて、誘導体/生成物を形成し、任意選択的に、混合物の他の構成成分から、その誘導体/生成物を分離することが含まれ得る。特に指示がない限り、室温は23℃±1℃である。化合物に言及する場合、「置換された」とは、水素の代わりに、1つ以上の置換基〜最大の置換を有し、過置換を含むことを意味する。ビヒクルは、担体、希釈剤、分散剤、貯蔵媒体、上清、又は他の材料のための溶媒としての役割を果たす液体を意味する。
本発明は、以下の非限定的な実施例によって更に説明され、本発明の実施形態は、この非限定的な実施例の特徴及び限定の任意の組み合わせを含んでもよい。
CE1は、比較実施例1を意味し、IE1は、本発明の実施例1を意味し、以下同様である。
NMR:核磁気共鳴(NMR)スペクトルは、CDClを溶媒として使用するVarian XL−400MHz Mercuryスペクトロメータで入手した。H−NMR、13C−NMR、及び29Si−NMRスペクトルの化学シフトを内部の溶媒共鳴に対して参照して、テトラメチルシランと比較して報告した。
GPC:ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析を、Waters 600ポンプ、Waters 717オートサンプラー、及びWaters 410示差屈折計を含むシステムで実施した。ポリスチレン標準を使用した。
接着試験方法:試験用サンプルのビーズを基板に適用し、試験用サンプルを硬化し、次に、硬化済み試験用サンプルを手でつまむか、又は手で剥離し、接着力について相対的判定を行う。より具体的には、基板材料ENIG、浸漬銀、浸漬スズ、浸漬金、又はアルミニウムを用いる。基板を紙タオル/イソプロパノールで拭いてきれいにする。過剰のイソプロパノールを拭き取り、空気乾燥させる。2cm長の0.85mm内径針を通して、1mm厚×2mm幅の試験用接着剤サンプルのビーズを、選択した基板に分配し、ビーズを確実に、基板と接触させる。ビーズを23℃、50%相対湿度で7日間硬化させる。得られた硬化済みビーズを指又はスパチュラで剥離する、又は引っ張って取る。硬化済みビーズの、基板への相対接着性を、以下のとおりに格付けする:低接着:接着剤は基板に弱く取り付けられている、又は剥離しようとすると落ちる;中:接着剤はまずまず十分に取り付けられているが、依然として、剥離に必要な力はわずかである;高:接着剤はしっかり取り付けられ、引っ張った際に伸長又は破断する。試験用サンプルの破損モードを測定する:接着破壊モードは、硬化済みビーズが、基板との結合界面で破損し、基板に接着剤の痕跡が残っていない場合である;凝集破壊モードは、接着剤が基板から切り取られ、硬化済み接着剤が基板に残る場合である。接着力及び凝集力(AF/CF)の値を、低、中、高で記録し、破損モードを記録する。
ビーズフロー試験方法:2cm長の0.85mm内径針を通して、試験用サンプルの、4つの別の水平20mm長の線を、互いに5mm空間を離して、分配する。最初に分配した4つの線の上に、90°の角(垂直)で、更に4つの水平線を適用し、上の線と下の線との間の大きな交差部分にする。最低4時間の期間にわたり、得られた線を評価する。値をNS又はセミフローとして記録する。NSは、線の交差部分においても、線が分配された形状を保持することを意味し、ある線の、他方の線への流れが検出できない。セミフローとは、良好な線のプロファイルを意味するが、線の交差部分は互いに、微量の流れを有する。フローあり:線は最初の形状を保持しない。どの線が下に適用されたか、上に適用されたかは検出できない。
ジュロ硬度試験方法:ASTM D−2240ゴム特性標準試験方法−ジュロ硬度試験方法。無単位の値を記録する。
破断点伸び試験方法:ASTM D412加硫ゴム及び熱可塑性エラストマー標準試験方法−引張。値をパーセント(%)として記録する。
12.5%ひずみにおける応力の試験方法:ASTM D412。値をポンド毎平方インチ(psi)で記録し、1.00psi=6.89kPaを使用してキロパスカル(kPa)に変換する。
引張強度試験方法:ASTM D412値をポンド毎平方インチ(psi)で記録し、1.00psi=6.89kPaを使用してキロパスカル(kPa)に変換する。
体積抵抗率試験方法:4探針プローブ機器のGP 4−TEST Pro(GP Solar GmbH,Germany)を使用して、硬化性試験サンプルの体積抵抗率を測定した。本装置はライン抵抗プローブヘッドを備えて、電流ソースと電圧測定のためのPrecise Keithley electronicsを組み込んでいる。ライン抵抗プローブヘッドは、ECSA試験サンプルの電導性片に沿って5cmの距離の電気抵抗を測定するよう構成されている。寸法5mm×60mm×0.25mmの開口部によるスクリーン印刷により、試験材料のアリコートを非伝導性基板(例えば、シリカガラス又はセラミック)上に付与した。これは、5mm×60mm=300mmの面積を有する、均一な線を形成した。塗布された試験材料を、周囲(空気)環境で最低3日間、室温で硬化し、材料(例えばECSA)の試験サンプルを作製した。次に、2つの内部プローブチップ間の電圧降下を選択した電流で測定し、抵抗値をオーム(Ω)で得た。
式ρ=R(W×T/L)[式中、ρは体積抵抗率(オームセンチメートル・Ω−cm)であり、Rは、5cm間隔の、2つの内部プローブチップ間で測定した硬化済み組成物の抵抗(オーム・Ω)であり、Wは、硬化済み層の幅(cm)であり、Tは硬化済み層の厚さ(cm)であり、Lは、内部プローブ間の硬化済み層の長さ(cm)である。]を使用して、硬化済み試験サンプルの初期体積抵抗率を計算した。硬化済み層の厚さは、マイクロメータ(小野測器・デジタルインジケータ番号EG−225)を使用して測定した。所望する場合、Zygo 7300の白色光干渉計を使用すると、断面積をより正確に測定することができる。そうであっても、以下の実施例における全ての厚さ測定は、マイクロメータを使用して測定した。体積抵抗率(ρ)[Ω−cm単位]は、同様に調製した試験標本に対し各3回実施した測定の平均値を表す。これらの測定値は10%未満の相対誤差を有する。
反応性MQオルガノシロキサン樹脂(A−1):(A−1)は、2wt%濃度のビニル基を含有し、75wt%の不揮発性含量であり、トリメトキシエチルキャップされ、キシレンの溶液として提供され、18,000〜24,000g/molのMwであり、0以上1.0wt%未満のシラノール(SiOH)含量である、ビニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、ダウ・コーニング社製の式(I−1) (CHO)Si−エチレン−Si(CHO−Si(CHH (I−1)の化合物とのヒドロシリル化反応の生成物である。
非反応性MQオルガノシロキサン樹脂(NR−1):(NR−1)は、ビニル基を含有し、17,000〜22,000g/molのMwを有し、0.8wt%のシラノール含量を有する、ビニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、ダウ・コーニング社製の式(I−1) (CHO)Si−エチレン−Si(CHO−Si(CHH (I−1)の化合物とのヒドロシリル化反応の生成物である。
反応性ポリジオルガノシロキサンポリマー(B−1):(B−1)は、25℃で57,000cpの動粘度を有するビニル基末端ポリジオルガノシロキサンと、ダウ・コーニング社製の式(I−1) (CHO)Si−エチレン−Si(CHO−Si(CHH (I−1)の化合物とのヒドロシリル化反応の生成物である。
粒子状金属系フィラー(C−1):Agフレーク。0.86m/gの表面積、3.75マイクロメートルの平均粒径。MetalorよりChemet RA−0127として入手。
粒子状金属系フィラー(C−2):AgAlの合金顆粒(20wt%の銀/80wt%のAl、40マイクロメートルの平均粒径)。Potters Inc.からConduct−O−Fil SA300S20として入手。
Agコーティングしたシリケートガラス微小球(C3):4wt%のAg含量、96wt%のシリケートガラス、89マイクロメートルの平均粒径。Conduct−O−Fil S2429−Sとして入手。
縮合触媒(D−1):TTBT。TTBTは、Mw 340.3g/molを有するTyzor 9000である。
縮合触媒(D−2):TDIDE。TDIDEは、MW 424.0g/molを有するTyzor PITAである。
ビヒクル(E−1):キシレン。1,2−、1,3−、及び1,4−キシレンの、98.5vol%を超える標準分配。
水分捕捉剤(G−1):IBTMSはイソブチルトリメトキシシランである。
非反応性MQオルガノシロキサン樹脂(I1):は、Dow Corning 7708からの、1.0/1.0 M/Qのモル比を有し、Mwが4,000〜6,000g/molである、キシレンの70wt%不揮発性含量溶液として提供される、MQオルガノシロキサン樹脂である。過剰のシラノール(SiOH)基をトリメチルシロキシ基と反応させて、樹脂を非反応性にしてある。
ヒュームドシリカゲル(J1):発熱性ヒュームドシリカをヘキサメチルジシラザンで処理することによって調製される、疎水化ヒュームドシリカ。Cabot CorporationからTS530シリカとして入手。
CE1a:比較縮合硬化性ECSA組成物1の調製。非反応性樹脂(NR−1)(7.21g)、反応性ポリマー(B−1)(5.19g)、IBTMS(1.06g)、TTBT(0.12g)、キシレン(0.07g)、Agフレーク(32.96g;18.75vol%)、AgAl合金(13.38g;18.75vol%)を混合して、比較縮合硬化性ECSA組成物1を得る。組成物は、合計で37.50vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE1a:縮合硬化性ECSA組成物1の調製。反応性樹脂(A−1)(6.89g)、反応性ポリマー(B−1)(5.17g)、IBTMS(1.06g)、TTBT(0.12g)、キシレン(0.37g)、Agフレーク(32.99g;18.75vol%)、AgAl合金(13.40g;18.75vol%)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物1を得る。組成物は、合計で37.50vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE2a:縮合硬化性ECSA組成物2の調製。反応性樹脂(A−1)(6.16g)、反応性ポリマー(B−1)(5.65g)、IBTMS(1.06g)、TTBT(0.12g)、キシレン(0.56g)、Agフレーク(33.03g;18.75vol%)、AgAl合金(13.41g;18.75vol%)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物2を得る。組成物は、合計で37.50vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE3a:縮合硬化性ECSA組成物3の調製。反応性樹脂(A−1)(7.63g)、反応性ポリマー(B−1)(4.68g)、IBTMS(1.06g)、TTBT(0.12g)、キシレン(0.19g)、Agフレーク(32.94g;18.75vol%)、AgAl合金(13.38g;18.75vol%)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物3を得る。組成物は、合計で37.50vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE4a:縮合硬化性ECSA組成物4の調製。反応性樹脂(A−1)(8.37g)、反応性ポリマー(B−1)(4.19g)、IBTMS(1.06g)、TTBT(0.12g)、Agフレーク(32.90g;18.75vol%)、AgAl合金(13.36g;18.75vol%)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物4を得る。組成物は、合計で37.50vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE5a:縮合硬化性ECSA組成物5の調製。反応性樹脂(A−1)(6.79g)、反応性ポリマー(B−1)(5.09g)、IBTMS(1.06g)、TDIDE(0.15g)、キシレン(0.50g)、Agフレーク(33.00g;18.75vol%)、AgAl合金(13.40g;18.75vol%)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物5を得る。組成物は、合計で37.50vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE6a:縮合硬化性ECSA組成物6の調製。反応性樹脂(A−1)(8.61g)、反応性ポリマー(B−1)(5.29g)、IBTMS(1.73g)、TTBT(0.09g)、キシレン(1.86g)、Agフレーク(15.60g;7.40vol%)、AgAl合金(25.35g;29.60vol%)、及びヒュームドシリカ(J1)(1.47g)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物6を得る。組成物は、合計で39.76vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE7a:縮合硬化性ECSA組成物7の調製。反応性樹脂(A−1)(9.21g)、反応性ポリマー(B−1)(5.65g)、IBTMS(1.85g)、TTBT(0.09g)、キシレン(1.99g)、Agフレーク(16.68g;7.40vol%)、AgAl合金(13.55g;14.80vol%)、Ag/ガラスビーズ(C3)(9.41g;14.80vol%)、及びヒュームドシリカ(J1)(1.57g)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物7を得る。組成物は、合計で39.76vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE8a:縮合硬化性ECSA組成物8の調製。反応性樹脂(A−1)(4.24g)、反応性ポリマー(B−1)(5.21g)、MQ樹脂(I1)(4.24g)、IBTMS(1.71g)、TTBT(0.09g)、キシレン(1.25g)、Agフレーク(15.91g;7.40vol%)、AgAl合金(25.85g;29.60vol%)、及びヒュームドシリカ(J1)(1.50g)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物8を得る。組成物は、合計で39.76vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
IE9a:縮合硬化性ECSA組成物9の調製。反応性樹脂(A−1)(4.54g)、反応性ポリマー(B−1)(5.57g)、MQ樹脂(I1)(4.54g)、IBTMS(1.83g)、TTBT(0.09g)、キシレン(1.34g)、Agフレーク(17.03g;6.56vol%)、AgAl合金(25.85g;24.50vol%)、Ag/ガラスビーズ(C3)(9.61g;13.11vol%)、及びヒュームドシリカ(J1)(1.60g)を混合して、縮合硬化性ECSA組成物9を得る。組成物は、合計で46.62vol%の(C)を有し、後の表1に記録する。
Ag/ガラスビーズ(C3)のvol%値は、ガラスビーズの体積を含む。
Figure 0006823177
体積抵抗率試験方法(VR)に従って、CE1aの比較縮合硬化性ECSA組成物1、及びIE1a〜IE5aの本発明の縮合硬化性ECSA組成物1〜5を特性決定する。データを後の表2に記録する。
CE1b:比較縮合硬化ECSA組成物1の調製。CE1aの比較縮合硬化性ECSA組成物1を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、比較縮合硬化ECSA組成物1を得る。
IE1b:縮合硬化ECSA組成物1の調製。IE1aの縮合硬化性ECSA組成物1を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物1を得る。
IE2b:縮合硬化ECSA組成物2。IE2aの縮合硬化性ECSA組成物2を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物2を得る。
IE3b:縮合硬化性ECSA組成物3の調製。IE3aの縮合硬化性ECSA組成物3を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物3を得る。
IE4b:縮合硬化性ECSA組成物4の調製。IE4aの縮合硬化性ECSA組成物4を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物4を得る。
IE5b:縮合硬化性ECSA組成物5の調製。IE5aの縮合硬化性ECSA組成物5を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物5を得る。
IEb6:縮合硬化ECSA組成物6の調製。IE6aの縮合硬化性ECSA組成物を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物6を得る。
IE7b:縮合硬化ECSA組成物7の調製。IE1aの縮合硬化性ECSA組成物7を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物7を得る。
IE8b:縮合硬化ECSA組成物8の調製。IE1aの縮合硬化性ECSA組成物8を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物8を得る。
IE9b:縮合硬化ECSA組成物9の調製。IE1aの縮合硬化性ECSA組成物9を22℃、及び周囲湿度で7日間硬化し、縮合硬化ECSA組成物9を得る。
上述したそれぞれの試験方法を使用する、接着性(ADHES)、ビーズフロー(BF)、ジュロ硬度(DUR)、破断点伸び(E@B)、12.5%ひずみにおける応力(S@S)、引張強度(TS)、及び体積抵抗率(VR)に従って、CE1bの比較縮合硬化ECSA組成物1、及び、IE1b〜IE9bの本発明の縮合硬化ECSA組成物1〜9をそれぞれ、特性決定する。データを後の表2に記録する。
Figure 0006823177
表2のデータで示されるように、また、IE1aのデータとCE1aのデータを比較し、IE1bのデータとCE1bのデータを比較することで対比されるように、本発明の技術的解決策は、低下した体積抵抗率を有益に提供する(比較CE1aのVRデータと比較して、IE1a〜IE5aのVRデータを参照のこと)。本技術的解決策はまた、22℃で7日間硬化した後に、増加したジュロ硬度を有益に提供する(比較CE1bのDURデータと比較して、IE1b〜IE5bのDURデータを参照のこと)。本技術的解決策はまた、22℃で7日間硬化した後、12.5%ひずみにおける増加した応力を有益に提供する(比較CE1bのS@Sデータと比較して、IE1b〜IE5bのS@Sデータを参照のこと)。本技術的解決策はまた、22℃で7日間硬化した後に低下した破断点伸びを有益に提供する(比較CE1bのE@Bデータと比較して、IE1b〜IE5bのE@Bデータを参照のこと)。本技術的解決策はまた、任意の非反応性樹脂(構成成分(I))を含む場合に、22℃で7日間硬化した後に、増加した伸びを有益に提供する(比較CE1bのS@Sデータと比較して、IEb6〜IE7b、及びIE8b〜IE9bのS@Sデータを参照のこと)。この増加した伸びは、動作中に大きな熱変化を受ける電子デバイスなどの、低電気抵抗と高移動が材料から想定される用途において、価値がある。
以下の特許請求の範囲は、参照により本明細書に組み込まれ、用語「請求項」(単数及び複数)はそれぞれ用語「態様」(単数及び複数)に置き換えられる。本発明の実施形態は、これらの得られた番号付けされた態様も包含する。

Claims (13)

  1. 縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物(縮合硬化性ECSA組成物)であって、構成成分(A)〜(C):
    (A)第1濃度の(C−C)アルケニル基を含有する、(C−C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、式(I)の化合物(RO)Si−(C−C)アルキレン−Si(RO−Si(RH (I)[式中、各Rは独立して(C−C)アルキルであり、各Rは独立して(C−C)アルキルであり、各Rは独立して(C−C)アルキルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物である、反応性MQオルガノシロキサン樹脂、
    (B)同一又は異なる式(I)の化合物と、25℃で5,000〜200,000センチポアズ(cp)の動粘度を有する、(C−C)アルケニル基末端ポリジオルガノシロキサン[式中、各オルガノ基は独立して(C−C)アルキルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物である反応性ポリジオルガノシロキサンポリマー、及び
    (C)少なくとも1種の粒子状金属系フィラーを含み、構成成分(A)の濃度が、構成成分(A)及び(B)の総重量に対して40〜70重量%(wt%)であり、前記構成成分(C)の前記濃度が、前記縮合硬化性ECSA組成物の全体積に対して15〜80体積%(vol%)であり、構成成分(A)〜(C)の総重量が、前記縮合硬化性ECSA組成物の100wt%より少ない、又はこれに等しい、
    縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
  2. 前記(A)反応性MQオルガノシロキサン樹脂が、
    (i)第1濃度の前記(C)アルケニル基を含有する、(C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂と、式(I)の化合物(RO)Si−(C−C)アルキレン−Si(RO−Si(RH (I)[式中、R、R、及びRの少なくとも1つ、少なくとも2つ、又はそれぞれはメチルである。]とのヒドロシリル化反応の生成物であること、又は、
    (ii)1モル当たり1,000グラム(g/mol)〜30,000g/mol、若しくは4,000g/mol〜25,000g/mol、若しくは5,000g/mol〜20,000g/molの重量平均分子量(Mw)を有すること、又は、
    (iii)前記(C−C)アルケニル基官能性MQオルガノシロキサン樹脂の前記第1濃度の前記(C−C)アルケニル基の、15モル%(mol%)〜90mol%、25mol%〜75mol%、若しくは25mol%〜50mol%が、前記式(I)の化合物とヒドロシリル化反応した生成物であること、又は、
    (iv)(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と(iii)の組み合わせである
    ことを特徴とする、請求項1に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
  3. 前記(B)反応性ポリジオルガノシロキサンポリマーが、
    (i)25℃で10,000cp〜150,000cp、若しくは40,000cp〜100,000cpの動粘度を有する(C)アルケニル基末端ポリジオルガノシロキサンのヒドロシリル化反応の生成物であること、又は、
    (ii)前記反応性ポリジオルガノシロキサンポリマーのオルガノ基の少なくとも50%、少なくとも90%、若しくは全てがメチルであること、又は、
    (iii)前記ヒドロシリル化反応で使用される、R、R、及びRの少なくとも1つ、少なくとも2つ、若しくは全てがメチルである、前記式(I)の化合物を使用して作製されること、又は、
    (iv)(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と、(iii)の組み合わせであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
  4. 前記(C)粒子状金属系フィラーが、
    (i)前記(C)粒子状金属系フィラーの前記金属が、元素周期表の第1〜13族のいずれか1つの元素、スズ、鉛、アンチモン、ランタニド、アクチニド、任意の2種類以上のこのような金属のブレンド、任意の2種類以上のこのような金属の合金、若しくは、任意の1つのこのような金属若しくはこのような合金で構成されるシェルと、金属様若しくは非金属様支持材料で構成されるコアと、を含むコアシェル粒子であること、又は、
    (ii)前記構成成分(C)粒子状金属系フィラーの前記金属が、銀;銅;金;アルミニウム;モリブデン;亜鉛;タングステン;ニッケル;鉄;パラジウム;白金;スズ;鉛;チタン;真鍮、青銅、67Cu33Zn、炭素鋼、方向性電磁鋼板、MANGANIN、コンスタンタン、若しくはニクロムの金属合金;若しくは任意の2種類以上の前述の金属及び合金のブレンドであること、又は、
    (iii)前記(C)粒子状金属系フィラーが、前記縮合硬化性ECSA組成物の20vol%〜50vol%、若しくは30vol%〜45vol%、若しくは35〜40vol%であること、又は、
    (iv)(i)と(ii)、(i)と(iii)、(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と(iii)の組み合わせである
    ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
  5. 構成成分(D)〜(I):
    (D)縮合触媒、(E)ビヒクル、(F)架橋剤、(G)水分捕捉剤、(I)3,000〜10,000g/molのMwを有する非反応性MQオルガノシロキサン樹脂、(H)接着促進剤(存在する場合、(A)+(I)の合計重量の0wt%より大きく70wt%以下の量である)、及び(J)シリカのうち少なくとも1つを更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
  6. (i)前記構成成分(A)の前記濃度が、構成成分(A)及び(B)の総重量に対して45wt%〜65wt%、若しくは50wt%〜60wt%である、
    (ii)構成成分(C)の前記濃度が、前記縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物の総重量に対して20wt%〜60wt%、若しくは25wt%〜55wt%、若しくは30wt%〜50wt%である、
    (iii)前記縮合硬化性ECSA組成物が、0オームセンチメートルより大きく10オームセンチメートル未満のバルク体積抵抗率(ρ)を特徴とする、又は、
    (iv)(i)と(ii)、若しくは(i)と(iii)、若しくは(ii)と(iii)、若しくは(i)と、(ii)と、(iii)の組み合わせである、
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物。
  7. 縮合硬化導電性シリコーン接着剤組成物を得るために、請求項1〜6のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を縮合硬化した、硬化生成物。
  8. 物理的に形状化された形態の、請求項1〜6のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物、又は、物理的に形状化された形態の、請求項7に記載の硬化生成物を含む、製造された物品。
  9. 基板と、前記基板上に配置された請求項1〜6のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物、又は、請求項7に記載の硬化生成物と、を含む、電気デバイス。
  10. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を作製する方法であって、構成成分(A)及び(B)と、任意選択的に(E)ビヒクルと、を含む構成成分を混合して、(A)及び(B)と、任意選択的に(E)との均一混合物を得ることと、構成成分(C)を前記均一混合物に分散させて、充填混合物を得ることと、(D)縮合触媒と、任意選択的に(F)架橋剤、及び/又は(G)水分捕捉剤とを前記充填混合物に分散させて、前記縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を得ることと、を含む、方法。
  11. 請求項7に記載の硬化生成物を作製する方法であって、請求項1〜6のいずれか一項に記載の縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を湿気と接触させて、接触組成物を得、任意選択的に、前記接触組成物を加熱して、前記硬化生成物を得ることを含む、方法。
  12. 請求項8に記載の製造された物品を作製する方法であって、前記縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を物理的に形状化して、物理的に形状化された形態にし、任意選択的に、前記物理的に形状化された形態の前記縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を縮合硬化して、前記物理的に形状化された形態の前記硬化生成物を得、前記製造された物品を得ることを含む、方法。
  13. 請求項9に記載の電気デバイスを作製する方法であって、前記縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を前記基板に適用して前記電気デバイスを得ること、又は、前記硬化生成物を前記基板に適用して前記電気デバイスを得ること、又は、前記基板上に適用した前記縮合硬化性導電性シリコーン接着剤組成物を硬化して前記電気デバイスを得ることを含む、方法。
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