JP6990033B2 - 光素子用接着剤及びその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
この問題を解決するべく、特許文献1~3には、ポリシルセスキオキサン化合物を主成分とする光素子固定材用組成物が提案されている。また、特許文献4には、シラン化合物の加水分解・重縮合物を用いる半導体発光デバイス用部材等が提案されている。
このような吐出管を有する塗布装置においては、例えば、吐出管が垂直に下降して被塗布物に近づき、その先端部から所定量の接着剤を吐出した後、吐出管が上昇して被塗布物から離れるとともに、被塗布物が横に移動する。そして、この操作を繰り返すことで、連続的に光素子用接着剤が被塗布物に塗布される。その後、塗布された接着剤上に、光素子がマウント(搭載)され、被塗布物に接着される。
しかしながら、生産ライン等においては、何らかの理由により、光素子がマウントされることなく、塗布された接着剤がそのまま長時間放置される場合がある。
このような場合、従来の接着剤を用いた場合には、塗布された接着剤が長時間放置されると、接着剤中の粘度が変化し、光素子が好ましい状態でマウントされないことがあった。
従って、接着剤が塗布された後長時間放置された場合であっても、塗布された直後と同様に、光素子を接着剤上に良好にマウントすることが可能で、接着性にも優れる光素子用接着剤が要望されている。
〔1〕下記式(a-1)
で示される繰り返し単位を有するポリシルセスキオキサン化合物を、溶媒(S)に溶解してなる光素子用接着剤であって、
前記溶媒(S)が、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)を含むことを特徴とする光素子用接着剤。
〔3〕前記溶媒(S)が1種又は2種以上の有機溶媒からなり、各有機溶媒の沸点(℃)と、溶媒(S)全体を1としたときの各有機溶媒の質量分率との積の総和で表される値を沸点の平均値としたとき、沸点の平均値が254℃以上280℃以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の光素子用接着剤。
〔4〕前記溶媒(S)が、沸点が200℃以上254℃未満の有機溶媒(SL)を含む、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の光素子用接着剤。
〔5〕前記溶媒(S)における有機溶媒(SH)と有機溶媒(SL)の含有割合〔有機溶媒(SH):有機溶媒(SL)〕(質量比)が、20:80~85:15である、〔4〕に記載の光素子用接着剤。
〔6〕前記有機溶媒(SL)が、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコール-n-ブチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種である、〔4〕又は〔5〕に記載の光素子用接着剤。
〔7〕前記有機溶媒(SH)が、トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジアクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の光素子用接着剤。
〔8〕下記工程(I)及び工程(II)を有する、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の光
素子用接着剤の製造方法。
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、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)で得られたポリシルセスキオキサン化合物を、沸点254℃~300℃の有機溶媒(SH)を含む溶媒(S)に溶解させる工程
本発明の製造方法によれば、本発明の接着剤を効率よく製造することができる。
本発明の接着剤は、前記式(a-1)で示される繰り返し単位を有するポリシルセスキオキサン化合物(以下、「ポリシルセスキオキサン化合物(A)」ということがある。)を、溶媒(S)に溶解してなる光素子用接着剤であって、前記溶媒(S)が、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)を含むことを特徴とする。
ポリシルセスキオキサン化合物(A)は、前記式(a-1)で示される繰り返し単位を有する化合物である。
前記式(a-1)中、R1は、置換基を有する、若しくは置換基を有さない炭素数1~10のアルキル基、又は、置換基を有する、若しくは置換基を有さないアリール基を表す。
ここで、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;等が挙げられる。
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。
また、R1がフェニル基の場合、T3は、-82ppm以上、-73ppm未満の領域に観測され、T2は、-73ppm以上、-65ppm未満の領域に観測され、T1は、-65ppm以上-55ppm未満の領域に観測される。
本願発明のより優れた効果を得る観点から、ポリシルセスキオキサン化合物(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。
29Si-NMRスペクトルは、例えば、実施例に記載の方法で測定することができる。
ポリシルセスキオキサン化合物(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、ポリシルセスキオキサン化合物(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、ポリシルセスキオキサン化合物(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。
本発明の接着剤に含まれるポリシルセスキオキサン化合物(A)の量は、ポリシルセスキオキサン化合物(A)が完全に溶解する量であれば、特に限定されない。
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、ポリシルセスキオキサン化合物(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接着剤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)を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。
本発明の接着剤は、前記ポリシルセスキオキサン化合物(A)を、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)を含む溶媒(S)に溶解してなる。
ここで、沸点は、1013hPaにおける沸点をいう(本明細書において同じ。)
有機溶媒(SH)としては、沸点が254℃以上300℃以下であり、かつ、前記ポリシルセスキオキサン化合物(A)を溶解可能な溶媒であれば特に制限されない。
このような高沸点の有機溶媒(SH)を含む溶媒(S)は、揮発速度が比較的遅いため、溶媒(S)を用いた本発明の接着剤は、塗布後に長時間放置されても、粘度変化が小さく、塗布直後と同様に、光素子を良好にマウントすることが可能となる。
これらの中でも、有機溶媒(SH)としては、本発明の効果がより得られやすい観点から、トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジアクリレートが好ましい。
有機溶媒(SH)は1種単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
より具体的には、「沸点の平均値」は、下記式で表される値である。
Riは、溶媒(S)に含まれるi番目の有機溶媒の、溶媒(S)全量に対する質量分率(i番目の有機溶媒の質量/溶媒(S)の質量)を表す。Tiは、溶媒(S)に含まれるi番目の有機溶媒の沸点(℃)を表す。iは1からnの整数を表す。
例えば、溶媒(S)が、三種類の有機溶媒Sx、Sy、Szからなる溶媒(S-1)である場合(有機溶媒Sxの沸点:TX、有機溶媒Syの沸点:TY、有機溶媒Szの沸点:TZ)、溶媒(S-1)の沸点の平均値は、下記式で求められる。
有機溶媒(SH)以外の有機溶媒としては、有機溶媒(SH)以外の有機溶媒を含む溶媒(S)が、前記ポリシルセスキオキサン化合物(A)を溶解可能なものであれば特に制限されないが、後述する有機溶媒(SL)であるのが好ましい。
溶媒(S)に、有機溶媒(SH)より沸点の低い有機溶媒(SL)を含有させることで、硬化不良による接着力低下を抑えることができる。
これらの中でも、有機溶媒(SL)としては、本発明の効果が得られやすい観点から、グリコール系溶媒が好ましく、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコール-n-ブチルエーテルが好ましく、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートがより好ましい。
接着剤は、適度なチキソ性を有することで、塗工性に優れたものとなる。
チキソ性は、公知のレオメーターにて、例えば、コーン半径:50mm、コーン角度0.5°のコーンプレートを用い、25℃で、回転数2s-1及び200s-1での粘度を測定し、回転数2s-1で測定された粘度を、回転数200s-1で測定された粘度で除して得られる値を、チキソ指数として評価することができる。
このような量の溶媒(S)を用いることにより、本発明の効果が得られやすくなる。
本発明の接着剤は、前記ポリシルセスキオキサン化合物(A)(以下、「(A)成分」ということがある。)を溶媒(S)に溶解してなるものであるが、以下に示す成分を含有していてもよい。
ここで、塗布工程における作業性に優れるとは、塗布工程において、接着剤を吐出管から吐出し、次いで吐出管を引き上げる際、糸引き量が少ないか、又はすぐに途切れて、樹脂飛びしたり、塗布後に液滴が広がることにより、周囲を汚染したりすることがないことをいう。
(B)成分の微粒子の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡を用いて微粒子の形状を観察することにより求められる。
比表面積は、BET多点法により求めることができる。
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。
これらの微粒子は、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。
また、無機成分としては、シリカ等が挙げられる。シリカとしては、乾式シリカ、湿式シリカ、表面修飾シリカ(表面が修飾されたシリカ)等が挙げられる。
有機成分としては、アクリル系重合体等が挙げられる。
シリカの中でも、表面修飾シリカが好ましく、疎水性の表面修飾シリカがより好ましい。
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。
(C)成分を用いることにより、より優れた耐剥離性及び接着力を得ることができる。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。
金属、金属酸化物、鉱物、シリカ、シリコーンとしては、前記(B)成分として例示したものと同様のものが挙げられる。
これらの微粒子は2種類以上を併用してもよい。
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)成分を含有する接着剤は、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接着剤を与える。
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。
1,3,5,-N-トリス(3-ジメ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-ジメトキシイソ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-ジエトキシイソ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-ジイソ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-ジイソ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-ジイソプロポキシイソ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-ジイソプロポキシ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-ジイソ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-ジブトキシイソ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)アルキル(又はアリール)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。
-1)で表される化合物である。
(E)成分を含有する接着剤は、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。
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。
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。
本発明の接着剤は、前記(A)成分を溶媒(S)に溶解してなるものである。本発明の接着剤には、所望により、さらに前記(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、及び前記他の成分が所定量含まれていてもよい。
本発明の接着剤は、具体的には、後述する、本発明の「接着剤の製造方法」により、効率よく製造することができる。
また、本発明の接着剤は接着性に優れる。
濡れ広がり性評価は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、接着剤を、基板(ステンレス板、SUS304、表面600番研磨)上に、直径0.5mmとなるように滴下(塗布)し、標準環境下に静置する。一定時間経過後、塗布された接着剤を半分に切るように上から針で掻いて、接着剤の液滴に針の掻き跡を付ける。針で掻いた後10秒以内に、針の掻き跡が消えて見えなくなるか否かを観察する。
10秒以内に、針の掻き跡が消えた場合はさらに静置を続け、10秒以内に針の掻き跡が消えなくなる状態になるまで、一定時間経過ごとに、同じ観察を繰り返す。最終的に、10秒以内に針の掻き跡が消えなくなる状態になるまでの静置時間N(分)を評価する。
静置時間Nが長いほど、濡れ広がり性に優れる。
本発明の接着剤においては、静置時間Nは、20分以上、好ましくは30分以上、より好ましくは60分以上であり、濡れ広がり性に優れる。
本発明の接着剤が、接着性に優れることは、例えば、次のようにして確認することができる。すなわち、一辺の長さが2mmの正方形(面積が4mm2)のシリコンチップのミラー面に、本発明の接着剤を厚さが約2μmになるよう塗布し、塗布面を銀メッキ銅板の上に載せ圧着し、170℃で2時間加熱処理して硬化させる。これをボンドテスターの測定ステージ上に30秒間放置し、被着体から100μmの高さの位置より、スピード200μm/sで接着面に対し水平方向(せん断方向)に応力をかけ、試験片と被着体との接着力(N/4mm2)を測定する。
本発明の接着剤の接着力は、23℃において、70N/4mm2以上であることが好ましく、75N/4mm2以上であることがより好ましく、100N/4mm2以上であることが特に好ましい。
本発明の接着剤の塗布量は、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、接着剤の塗膜の厚みが0.5μm以上5μm以下、好ましくは1μm以上3μm以下となる量である。
本発明の接着剤を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となる。
本発明の接着剤の製造方法は、下記工程(I)及び工程(II)を有することを特徴とする。
工程(I):下記式(a-2)
工程(II):工程(I)で得られたポリシルセスキオキサン化合物(A)を、沸点254℃~300℃の有機溶媒(SH)を含む溶媒(S)に溶解させる工程
工程(I)の前記式(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、ポリシルセスキオキサン化合物(A)を得る方法としては、1)接着剤の項で例示したのと同様の方法が挙げられる。また、工程(II)で用いる有機溶媒(SH)、溶媒(S)は、1)接着剤の項で有機溶媒(SH)、溶媒(S)として例示したのと同様のものが挙げられる。
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。
混合する順番は特に限定されない。
本発明の製造方法によれば、本発明の接着剤を、効率よく簡便に製造することができる。
製造例で得たポリシルセスキオキサン化合物の質量平均分子量(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
製造例で得たポリシルセスキオキサン化合物の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。
装置:ブルカー・バイオスピン社製 AV-500
29Si-NMR共鳴周波数:99.352MHz
プローブ:5mmφ溶液プローブ
測定温度:室温(25℃)
試料回転数:20kHz
測定法:インバースゲートデカップリング法
29Si フリップ角:90°
29Si 90°パルス幅:8.0μs
繰り返し時間:5s
積算回数:9200回
観測幅:30kHz
緩和時間短縮のため、緩和試薬としてFe(acac)3を添加し測定した。
ポリシルセスキオキサン濃度:15%
Fe(acac)3濃度:0.6%
測定溶媒:DMSO
内部標準:TMS
フーリエ変換後のスペクトルの各ピークについて、ピークトップの位置によりケミカルシフトを求め、積分を行った。
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、反応液を室温(23℃)まで戻し、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7.0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、ポリシルセスキオキサン化合物(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。
Si-CH3:1272cm-1,1409cm-1,Si-O:1132cm-1
また、29Si-NMRスペクトル測定を行った結果、T1、T2、T3のピーク積分値比は、0:24.3:75.7であった。
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン(東京化成工業社製)20.2g(102mmol)と、2-シアノエチルトリメトキシシラン(アヅマックス社製)3.15g(18mmol)、並びに、溶媒として、アセトン96ml及び蒸留水24mlを仕込んだ後、内容物を攪拌しながら、触媒としてリン酸(関東化学社製)0.15g(1.5mmol)を加え、25℃でさらに16時間攪拌した。
反応終了後、反応液をエバポレーターで50mlまで濃縮し、濃縮物に酢酸エチル100mlを加え、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液にて中和した。しばらく静置した後、有機層を分取した。次いで、有機層を蒸留水にて2回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ別後、ろ液をエバポレーターにて50mlまで濃縮し、得られた濃縮物を多量のn-ヘキサン中に滴下して沈殿させ、沈殿物をデカンテーションにより分離した。得られた沈殿物をメチルエチルケトン(MEK)に溶解させて回収し、エバポレーターで溶媒を減圧留去した。残留物を真空乾燥することにより、ポリシルセスキオキサン化合物(A2)を13.5g得た。このものの質量平均分子量(Mw)は1,870、分子量分布(Mw/Mn)は1.42であった。
Si-Ph:698cm-1,740cm-1,Si-O:1132cm-1,-CN:2259cm-1
また、ポリシルセスキオキサン化合物(A2)の29Si-NMRスペクトル測定を行った結果、T1、T2、T3のピーク積分値比は、0:33.4:66.6であった。
製造例1で得たポリシルセスキオキサン化合物(A1)100質量部に、平均一次粒子径が7nmのシリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製:AEROSIL RX300、下記表中、「微粒子(B1)」という。)25質量部、平均一次粒子径が0.8μmのシリコーン微粒子(日興リカ株式会社製:MSP-SN08、下記表中、「微粒子(C1)」という。)10質量部を加えた。更に、有機溶媒(SL)としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(BDGAC、沸点247℃)と、有機溶媒(SH)としてのトリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル(TPnB、沸点274℃)との混合溶媒(BDGAC:TPnB=30:70(質量比))を、60質量部加え、全容を攪拌した。三本ロールミルによる分散処理後、シランカップリング剤としての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:KBM-9659、下記表中「シランカップリング剤(D1)」という。)30質量部、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:X-12-967C、下記表中「シランカップリング剤(E1)」という。)3質量部を加え、全容を十分に混合、脱泡することにより、接着剤1を得た。
実施例1において、ポリシルセスキオキサン化合物(PSQ化合物)、有機溶媒(SL)、有機溶媒(SH)、微粒子、シランカップリング剤の種類及び使用割合を、下記表1に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤2~16及び接着剤1r、2rを得た。
下記表中、有機溶媒(SH)のHDDAは、1,6-へキサンジオールジアクリレート(沸点260℃)を表し、有機溶媒(SL)のDPnBは、ジプロピレングリコール-n-ブチルエーテル(沸点229℃)を表す。
表1中、「沸点の平均値〔℃〕」は、各有機溶媒の沸点(℃)と、溶媒(S)全体を1としたときの各有機溶媒の質量分率との積の総和で表される値である。
一辺の長さが2mmの正方形(面積が4mm2)のシリコンチップのミラー面に、実施例及び比較例で得た接着剤を、それぞれ、厚さが約2μmになるように塗布し、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、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100μmの高さの位置より、スピード200μm/sで接着面に対し水平方向(せん断方向)に応力をかけ、23℃における、試験片と被着体との接着力(N/4mm2)を測定した。
レオメーター(Anton Paar社製、MCR301)にて、コーン半径:50mm、コーン角度0.5°のコーンプレートを用い、25℃で、回転数2s-1及び200s-1での粘度を測定した。回転数2s-1で測定された粘度を、回転数200s-1で測定された粘度で除して得られる値を、チキソ指数とした。
実施例及び比較例で得た接着剤を、基板(ステンレス板、SUS304、表面600番研磨)上に、直径0.5mmとなるように滴下(塗布)し、標準環境下に静置した。一定時間経過後、塗布された接着剤を半分に切るように針で掻き、10秒以内に、針の掻き跡が消えて見えなくなるか否かを観察した。
10秒以内に、針の掻き跡が消えた場合は静置を続け、10秒以内に針の掻き跡が消えなくなる状態になるまで、一定時間経過ごとに、同じ観察を繰り返した。最終的に、10秒以内に針の掻き跡が消えなくなる状態になるまでの静置時間N(分)を測定した。
下記表中、静置時間Nが60分超えの場合は、「>60」と記載する。
実施例1~16の接着剤1~16は、チキソ指数が2以上であり、濡れ広がり性評価が20分以上であり、接着力も70(N/4mm2)以上と高いものであった。特に、実施例1~8及び実施例12、16では、濡れ広がり性に優れ(静置時間Nが50分以上)、接着剤塗布後に放置されても粘度上昇が少なく、チップマウントが長時間可能な接着剤が得られた。
一方、比較例1、2の接着剤1r、2rは、濡れ広がり性に劣り(静置時間Nが15分以下)、接着剤塗布後に放置されると、実施例の接着剤に比して、短時間でチップマウントに不利になることが分かる。
Claims (12)
- 下記式(a-1)
で示される繰り返し単位を有するポリシルセスキオキサン化合物を溶媒(S)に溶解してなる光素子用接着剤であって、
前記溶媒(S)が、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)を含み、かつ、前記溶媒(S)が1種又は2種以上の有機溶媒からなり、各有機溶媒の沸点(℃)と、溶媒(S)全体を1としたときの各有機溶媒の質量分率との積の総和で表される値を沸点の平均値としたとき、沸点の平均値が254℃以上280℃以下であることを特徴とする光素子用接着剤。 - 下記式(a-1)
で示される繰り返し単位を有するポリシルセスキオキサン化合物を溶媒(S)に溶解してなる光素子用接着剤であって、
前記溶媒(S)が、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)、及び、沸点が247℃以上254℃未満の有機溶媒(SLα)のみからなるものであり、
前記溶媒(S)中における、有機溶媒(SH)と有機溶媒(SLα)の含有割合〔有機溶媒(SH):有機溶媒(SLα)〕(質量比)が、50:50~85:15であることを特徴とする光素子用接着剤。 - 前記有機溶媒(SH)が溶媒(S)全体の20質量%以上を占めることを特徴とする請求項1に記載の光素子用接着剤。
- 前記溶媒(S)が、沸点が200℃以上254℃未満の有機溶媒(SL)を含む、請求項1に記載の光素子用接着剤。
- 前記溶媒(S)中における、有機溶媒(SH)と有機溶媒(SL)の含有割合〔有機溶媒(SH):有機溶媒(SL)〕(質量比)が、20:80~85:15である、請求項5に記載の光素子用接着剤。
- 前記溶媒(S)が1種又は2種以上の有機溶媒からなり、各有機溶媒の沸点(℃)と、溶媒(S)全体を1としたときの各有機溶媒の質量分率との積の総和で表される値を沸点の平均値としたとき、沸点の平均値が254℃以上280℃以下である、請求項2又は3に記載の光素子用接着剤。
- 前記有機溶媒(SH)が、沸点が274℃以上300℃以下の有機溶媒である、請求項1~7のいずれか1項に記載の光素子用接着剤。
- 前記有機溶媒(SH)が、トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテルである、請求項1~7のいずれか1項に記載の光素子用接着剤。
- 下記工程(I)及び工程(II)を有する、請求項1に記載の光素子用接着剤の製造方法。
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、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)で得られたポリシルセスキオキサン化合物を、沸点が254℃~300℃の有機溶媒(SH)を含む1種又は2種以上の有機溶媒からなり、かつ、各有機溶媒の沸点(℃)と、溶媒(S)全体を1としたときの各有機溶媒の質量分率との積の総和で表される値を沸点の平均値としたとき、沸点の平均値が254℃以上280℃以下である溶媒(S)に溶解させる工程 - 下記工程(I)及び工程(II)を有する、請求項2に記載の光素子用接着剤の製造方法。
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、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)で得られたポリシルセスキオキサン化合物を、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)、及び、沸点が247℃以上254℃未満の有機溶媒(SLα)のみからなる溶媒(S)であって、溶媒(S)中における、有機溶媒(SH)と有機溶媒(SLα)の含有割合〔有機溶媒(SH):有機溶媒(SLα)〕(質量比)が、50:50~85:15である溶媒(S)に溶解させる工程 - 下記工程(I)及び工程(II)を有する、請求項3に記載の光素子用接着剤の製造方法。
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、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)で得られたポリシルセスキオキサン化合物を、1種又は2種以上の、沸点が254℃以上300℃以下である有機溶媒(SH)のみからなる有機溶媒(S)に溶解させる工程
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