JP7560441B2 - 硬化性シリコーン組成物、その硬化物、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(A)下記の(A1)成分および(A2)成分を0:100~90:10の質量比で含み、かつ、(A1)成分および(A2)成分を200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であるオルガノポリシロキサン樹脂 100質量部
(A1)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂、
(A2)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂、
(B)25℃において液状又は可塑状の直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサンであって、分子内に少なくとも2個の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するもの 10~100質量部、
(C)以下の(c1)または(c2)から選ばれる1種類以上の硬化剤 本組成物の硬化に必要な量
(c1)有機過酸化物
(c2)分子内に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応触媒
を含有してなり、組成物全体としてホットメルト性を有することを特徴とする硬化性シリコーン組成物により、上記課題を解決可能である。ここで、当該硬化性シリコーン組成物は任意で、(D)機能性フィラーを含有してもよく、(D)成分を(A)成分および(B)成分の和100質量部に対して10~2000質量部の範囲で含有してよい。さらに、当該硬化性シリコーン組成物は、粒状、ペレット状またはシート状であってよい。
工程1:上記の硬化性シリコーン組成物の原料成分を50℃以上の温度で混合する工程
工程2:工程1で得た混合物を、加熱溶融しながら混練する工程
工程3:工程2で得た加熱溶融後の混合物を、少なくとも1の剥離面を備えたフィルム間に積層する工程
工程4:工程3で得た積層体をロール間で延伸し、特定の膜厚を有する硬化性シリコーンシートを成型する工程
本発明の硬化性シリコーン組成物は、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂を主成分の一つとし、当該オルガノポリシロキサン樹脂の200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であることを特徴とする。また、本発明の組成物は全体としてホットメルト性を有することをさらなる特徴とする。なお、本発明において、特に記載がない場合、「ホットメルト性を有する」とは軟化点が50~200℃の間にであり、150℃において溶融粘度(好適には、1000Pa・s未満の溶融粘度)を有し、流動する性質を有することをいう。
ここで、オルガノポリシロキサン樹脂の200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であるとは、オルガノポリシロキサン樹脂の揮発成分量が少ないことを意味するものであり、本発明は、特定の分岐シロキサン単位(SiO4/2)の含有量が高いオルガノポリシロキサン樹脂であって、その樹脂中の揮発成分量が非常に少ないものを使用することを第一の特徴とする。具体的には、後述する(A)成分である、オルガノポリシロキサン樹脂を200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であることが必要であり、1.5質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明にかかる硬化性シリコーン組成物は、組成物全体としてホットメルト性を有し、軟化点が50℃以上であり、150℃において溶融粘度(好適には、1000Pa・s未満の溶融粘度)を有し、流動する性質を有する。なお、当該組成物を構成する個別の成分はホットメルト性を有しなくてもよく、特に、硬化反応性または非反応性のオルガノポリシロキサン樹脂が粒子状である場合、200℃以下の温度ではホットメルト性を有しないことが特に好ましい。
(A)下記の(A1)成分および(A2)成分を0:100~90:10の質量比で含み、かつ、(A1)成分および(A2)成分を200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であるオルガノポリシロキサン樹脂 100質量部
(A1)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂、
(A2)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂、
(B)25℃において液状の直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサンであって、分子内に少なくとも2個の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するもの 10~100質量部、
(C)以下の(c1)または(c2)から選ばれる1種類以上の硬化剤 本組成物の硬化に必要な量
(c1)有機過酸化物
(c2)分子内に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応触媒
を含有してなり、さらに、任意で(D)機能性無機フィラーや(E)滴点が50℃以上であり、150℃での回転粘度計により測定される溶融粘度が10Pas以下であるホットメルト性の粒子またはその他の添加剤等を含んでもよい。
以下、各成分および含有量について説明する。
本発明にかかる硬化性シリコーン組成物は、分子全体としてホットメルト性を有さず、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂を含む。当該オルガノポリシロキサン樹脂は、さらに、R3SiO1/2、R2SiO2/2、RSiO3/2(Rは一価有機基)で表されるシロキサン単位や、R2O1/2(R2は水素原子又は1~10個の炭素原子を有するアルキル基)で表される水酸基またはアルコキシ基を含んでもよいが、好適には、全シロキサン単位の少なくとも40モル%以上、特に、40~90モル%の範囲でSiO4/2で表されるシロキサン単位を含むものである。SiO4/2で表されるシロキサン単位の含有量が前記下限未満では、他の分岐シロキサン単位(たとえば、RSiO3/2)を多量に含んでも、本発明の技術的効果を達成できない場合がある。
(A1)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂、および
(A2)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有するオルガノポリシロキサン樹脂
を0:100~90:10の質量比で含み、かつ、(A1)成分および(A2)成分を200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であるオルガノポリシロキサン樹脂として定義できる。なお、(A1)成分は(A)成分における任意の構成であり、後述する(A2)成分のみを(A)成分に用いてもよい。
(A1)成分は、本組成物の主剤の一つであり、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の20モル%以上含有し、単独ではホットメルト性を有さず、また、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するオルガノポリシロキサン樹脂であり、200℃に1時間暴露したときの重量減少率が2.0質量%以下である。
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d(R2O1/2)e
(式中、各R1は独立して1~10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中の全R1の1~12モル%がアルケニル基であり;各R2は水素原子又は1~10個の炭素原子を有するアルキル基であり;a、b、c、d及びeは、以下を満たす数である:0.10≦a≦0.60、0≦b≦0.70、0≦c≦0.80、0.2≦d≦0.65、0≦e≦0.05、但し、c+d>0.20、かつa+b+c+d=1)
で表される非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂である。
(A2)成分は、本組成物の主剤の一つであり、単独ではホットメルト性を有しない硬化反応性の官能基を含有するオルガノポリシロキサン樹脂であり、前記の(A1)成分および(B)成分と所定の量的範囲で併用することで、組成物全体としてのホットメルト性および硬化物の優れた応力緩和性を実現する成分である。このような(A2)成分は、単独又は他の成分(例えば、非反応性のオルガノポリシロキサン樹脂である(A1)成分、硬化剤である(C)成分の一部)とともに微粒子の形態で使用しても良いし、(A1)成分と(B)成分と混ぜてホットメルト性の固体として扱っても良い。
(R3 3SiO1/2)f(R3 2SiO2/2)g(R3SiO3/2)h(SiO4/2)i(R2O1/2)j
(式中、各R3は独立して1~10個の炭素原子を有し、炭素-炭素二重結合を含まない一価炭化水素基;R2は水素原子又は1~10個の炭素原子を有するアルキル基であり;f、g、h、i及びjは、以下を満たす数である:0.35≦f≦0.55、0≦g≦0.20、0≦h≦0.20、0.45≦i≦0.65、0≦j≦0.05、かつf+g+h+i=1)
で表される非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂である。
(A1)成分や(A2)成分はその生産工程において、揮発性の低分子量成分が生成する。具体的にはM4Qの構造体であり、Mユニット(R3 3SiO1/2)とQユニット(SiO4/2)からなるオルガノポリシロキサン樹脂を重合するときに副生成物として現れる。本構造体は本発明の組成物からなる硬化物の硬度を著しく下げる効果がある。当該のオルガノポリシロキサン樹脂は相溶性の高い有機溶剤の存在下重合され、かかる有機溶剤を減圧乾燥等により取り除くことで個体状のオルガノポリシロキサン樹脂を得るが、M4Qの構造体は当該のオルガノポリシロキサン樹脂と相互溶解性が高く、有機溶剤を取り除くような乾燥条件では除去することはできない。本構造体は200℃以上の温度に短時間暴露すると除去できる事は知られていたが、半導体等の基材と一体成型した後に、高温に暴露して除去すると硬化物の体積減少並びに顕著な硬度上昇が起こり、成型物の寸法が変化し、反りなどが発生してしまう。このため、本発明の用途に適用するためには基材との成型工程の前、つまり、原料の時点でM4Qの構造体を除去しておく必要がある。
本組成物全体として、ホットメルト性を付与するため、(A2)成分または(A1)成分と(A2)成分の混合物を後述の(B)成分と所定の比率で混ぜ合わせる必要があるが、(A1)成分と(A2)成分の比率は0:100~90:10の範囲であってよく、0:100~85:15の範囲であることが好ましく、より好ましくは0:100~80:20である。(A2)成分はそれ自体硬化性を有しないが、本組成物においては(A1)成分を少量添加して併用することで、本組成物から成る硬化物の高温においての弾性率を制御することが可能であり、本組成物に後述の機能性無機フィラーを添加する場合は、その添加量と(A1)成分の使用量を適宜調節することで、好適な弾性率並びに柔軟性を達成することが可能となる。例えば、機能性無機フィラーの添加量が多い場合や可能な限り得られる硬化物の弾性率を低減させたい場合などは、(A1)成分は添加せず、(A2)成分のみで組成物を配合することも可能である。一方で、後述の機能性無機フィラーを添加しない場合は、(A2)成分の添加量を増やす事で室温並びに高温での弾性率を所望の値とすることが可能である。
(B)成分は、本組成物の主剤の一つであり、25℃において液状又は可塑状の直鎖状または分岐鎖状のオルガノポリシロキサンであって、分子内に少なくとも2個の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するものである。このような硬化反応性の鎖状オルガノポリシロキサンは、前述の固体状オルガノポリシロキサン樹脂と混合することで、組成物全体としてホットメルト特性を発現する。
(B1)下記構造式:
R4 3SiO(SiR4 2O)kSiR4 3
(式中、各R4は独立して1~10個の炭素原子を有する一価炭化水素基であり、但し1分子中のR4の少なくとも2個はアルケニル基であり、kは20~5,000の数である)
で表される直鎖状ジオルガノポリシロキサンである。好適には、分子鎖両末端に各々1個ずつアルケニル基を有する直鎖状ジオルガノポリシロキサンが好ましい。
(C)成分は、上記の(A)成分および(B)成分を硬化させるための硬化剤であり、具体的には、以下の(c1)または(c2)から選ばれる1種類以上の硬化剤である。なお、これらの硬化剤は2種類以上を併用してもよく、たとえば、(c1)成分と(c2)成分を共に含む硬化系であってもよい。
(c1)有機過酸化物
(c2)分子内に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応触媒
(R5 3SiO1/2)l(R6 2SiO2/2)m(R6SiO3/2)n(SiO4/2)p(R2O1/2)q
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン樹脂である。
(H(CH3)2SiO1/2)l1(SiO4/2)p1
で表される、MHQ樹脂である。ここで、l1+p1=1であり、0.1≦l1≦0.80かつ、0.20≦p1≦0.90であることが好ましい。
(式中、Raは一価のエポキシ基含有有機基であり、Rbは炭素原子数1~6のアルキル基または水素原子である。nは1~3の範囲の数である)
で表されるエポキシ基含有シランまたはその部分加水分解縮合物、ビニル基含有シロキサンオリゴマー(鎖状または環状構造のものを含む)とエポキシ基含有トリアルコキシシランとの反応混合物、メチルポリシリケート、エチルポリシリケート、エポキシ基含有エチルポリシリケートが例示される。この接着付与剤は低粘度液状であることが好ましく、その粘度は限定されないが、25℃において1~500mPa・sの範囲内であることが好ましい。また、この接着付与剤の含有量は限定されないが、本組成物の合計100質量部に対して0.01~10質量部の範囲内であることが好ましい。
で表される基からなる群から選択される基であり、R3は同じかまたは異なる水素原子もしくはアルキル基である。}
で表されるカルバシラトラン誘導体を含有することが特に好ましい。このようなカルバシラトラン誘導体として、以下の構造で表される1分子中にケイ素原子結合アルコキシ基またはケイ素原子結合アルケニル基を有するカルバシラトラン誘導体が例示される。
-(CH2)2Si(OCH3)2-(CH2)2Si(OCH3)2CH3
-(CH2)3Si(OC2H5)2-(CH2)3Si(OC2H5)(CH3)2
-CH2O(CH2)3Si(OCH3)3
-CH2O(CH2)3Si(OC2H5)3
-CH2O(CH2)3Si(OCH3)2CH3
-CH2O(CH2)3Si(OC2H5)2CH3
-CH2OCH2Si(OCH3)2-CH2OCH2Si(OCH3)(CH3)2
本組成物は、成分(A)~成分(C)、さらに場合によってはその他任意の成分を、50℃未満の温度で粉体混合し、さらに加熱溶融して各成分を均一に混合し、必要に応じてその後冷却することによって製造することができるが、この方法には限定されず任意の方法で組成物を製造してよい。本製造方法で用いることができる粉体混合機は特に限定されないが、例として、一軸または二軸の連続混合機、二本ロール、ロスミキサー、ホバートミキサー、デンタルミキサー、プラネタリミキサー、ニーダーミキサー、ラボミルサー、小型粉砕機、及びヘンシェルミキサーを挙げることができ、ラボミルサー及びヘンシェルミキサーが好ましい。
本組成物からなるホットメルト性を有する硬化性シリコーンシートは、以下の製造方法に限定されるわけではないが、オルガノポリシロキサン樹脂微粒子を原料として製造してもよく(方法A)、室温で固体状のオルガノポリシロキサン樹脂、および、任意で鎖状のジオルガノポリシロキサンを有機溶剤中に分散させ、有機溶剤を除去した後のホットメルト性の固形分を原料として製造(ホットバルク法)してもよい(方法B)。
具体的には、前者(方法A)は以下の工程:
工程1:オルガノポリシロキサン樹脂微粒子、硬化剤および任意選択により場合によっては機能性フィラーを混合する工程;
工程2:工程1で得た混合物を、120℃以下の温度で加熱溶融しながら混練する工程;
工程3:工程2で得た加熱溶融し混錬した後の混合物を、それぞれが少なくとも1の剥離面を備えた2枚のフィルム間に積層して積層体を形成する工程;
工程4:工程3で得た積層体中の混合物をロール間で延伸し、特定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーンシートを成型する工程、
を含む製造方法である。
工程1:有機溶剤中に、室温で固体状のオルガノポリシロキサン樹脂、および、任意で鎖状のジオルガノポリシロキサンを分散乃至溶解させた溶液から、150℃以上の温度で有機溶剤の除去を行い、ホットメルト性の固形分を得る工程;
工程2:工程1で得たホットメルト性の固形分に、すべての硬化剤を加えた後、その混合物を120℃以下の温度で加熱溶融しながら混練する工程;
工程3:工程2で得た加熱溶融後の混合物を、それぞれが少なくとも1の剥離面を備えた2枚のフィルム間に積層して積層体を形成する工程;
工程4:工程3で得た積層体中の混合物をロール間で延伸し、特定の膜厚を有する硬化性ホットメルトシリコーンシートを成型する工程
を含む製造方法である。
すなわち、工程3及び工程4は、工程2で得た混合物を2枚の剥離フィルムの間へ吐出乃至塗布して2枚の剥離フィルム間、例えば2枚の長尺の剥離フィルム間に前記の混合物を挟む工程と、それによって得られる2枚の剥離フィルム及びそれらの間に介装された前記の混合物からなる積層体を続けてロール間に通して剥離フィルム間の混合物を延伸成型し、所定の膜厚に調節して、目的とする積層体を得る工程とを連続して一体的に行ってもよい。このような工程3と工程4を一体的に行う方法も上述した製造方法に含まれる。
上記の製造方法により得られる硬化性シリコーンシートは、オルガノポリシロキサン樹脂、任意で鎖状のオルガノポリシロキサンおよび硬化剤を少なくとも含み、さらに、機能性フィラーその他の成分を含有してもよい硬化性シリコーン組成物であり、ホットメルト性を有し、加熱溶融性の粘着材として使用することができ、硬化により、耐熱性や応力緩和に優れるシリコーン硬化物を形成する。特に、当該硬化性シリコーンシートは、成形性、ギャップフィル性及び接着力/粘着力に優れ、ダイアタッチフィルムや、フィルム接着剤として使用することができる。また、コンプレッション成型、プレス成型、または真空ラミネーションにより封止層を形成する硬化性シリコーンシートとしても好適に使用することができる。どの用途に使用するにしても、当該硬化性シリコーンシートは、ホットメルト性を有するシート状製品であるので、大面積の接着や封止に好適に適用できる。
本発明にかかる硬化性シリコーンシートは、ホットメルト性を有し、溶融(ホットメルト)時のギャップフィル性、取扱い作業性および硬化性が優れているので、半導体用の封止剤やアンダーフィル剤;SiC、GaN等のパワー半導体用の封止剤やアンダーフィル剤;発光ダイオード、フォトダイオード、フォトトランジスタ、レーザーダイオード等の光半導体用の封止剤や光反射材;電気・電子用の接着剤、ポッティング剤、保護剤、コーティング剤として好適である。また、本組成物は、ホットメルト性を有するので、プレス成型、コンプレッション成型、あるいは真空ラミネーションによる成形用の材料としても好適である。特に、成型時にモールドアンダーフィル法やウェハモールディング法を用いる半導体用の封止剤として用いることが好適である。
本発明の硬化物の用途は特に制限されるものではないが、本発明組成物がホットメルト性を有し、成形性、ギャップフィル特性に優れ、かつ、硬化物は上記の室温における柔軟性、高い応力緩和特性、曲げ伸び率等を有する。このため、本組成物を硬化してなる硬化物は、半導体装置用部材として好適に利用することができ、光半導体を含む半導体素子やICチップ等の封止材、光半導体装置の光反射材、半導体装置の接着剤・結合部材、ディスプレイのパネル用接着剤・結合部材として好適に用いることができる。
本組成物は、次の工程(I)~(III)から少なくともなる方法により硬化することができる。
(I)本組成物を100℃以上に加熱して、溶融する工程;
(II)前記工程(I)で得られた硬化性シリコーン組成物を金型に注入する工程、又は型締めにより金型に前記工程(I)で得られた硬化性シリコーン組成物を行き渡らせる工程;および
(III)前記工程(II)で注入した硬化性シリコーン組成物を硬化する工程
硬化性シリコーン組成物をφ14mm×22mmの円柱状のペレットに成型した。このペレットを25℃~100℃に設定したホットプレート上に置き、100グラム重の荷重で上から10秒間押し続け、荷重を取り除いた後、該ペレットの変形量を測定した。高さ方向の変形量が1mm以上となった温度を軟化点とした。
硬化性シリコーン組成物を150℃で2時間加熱して硬化物を作製した(初期硬化物)。この硬化物を150℃に設定したオーブン内に1000時間放置し、エージング後の硬化物とした。これらの硬化物の-50℃から250℃までの貯蔵弾性率をレオメーターARES(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて測定し、25℃における値を読み取った。表1に、25℃における測定値を示す。
1Lのフラスコに、25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me2ViSiO1/2)0.05(Me3SiO1/2)0.39(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂の55質量%-キシレン溶液 270.5g、および白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属の含有量=約4000ppm) 0.375gを投入し、室温(25℃)で均一に攪拌して、白金金属として質量単位で10ppm含有するオルガノポリシロキサン樹脂(1)のキシレン溶液を調製した。また、このオルガノポリシロキサン樹脂(1)は200℃まで加熱しても軟化/溶融せず、ホットメルト性を有していなかった。
1Lのフラスコに、25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂の55質量%-キシレン溶液 270.5g、および白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属の含有量=約4000ppm) 0.375gを投入し、室温(25℃)で均一に攪拌して、白金金属として質量単位で10ppm含有するオルガノポリシロキサン樹脂(2)のキシレン溶液を調製した。また、このオルガノポリシロキサン樹脂(2)は200℃まで加熱しても軟化/溶融せず、ホットメルト性を有していなかった。
参考例1で調製したオルガノポリシロキサン樹脂(1)のキシレン溶液を50℃においてスプレードライヤーを用いたスプレー法によりキシレンを除去しながら粒子化し、真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(1)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、平均粒子径は6.9μmであった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は4.7wt%であった。
参考例3で調整したオルガノポリシロキサン樹脂微粒子を120℃に設定したオーブンにて4時間エージングし真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、エージングによる凝集は見られなかった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は2.3wt%であった。
参考例3で調整したオルガノポリシロキサン樹脂微粒子を120℃に設定したオーブンにて8時間エージングし真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(3)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、エージングによる凝集は見られなかった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は1.3wt%であった。
参考例3で調整したオルガノポリシロキサン樹脂微粒子を120℃に設定したオーブンにて24時間エージングし真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(4)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、エージングによる凝集は見られなかった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は0.7wt%であった。
参考例2で調製したオルガノポリシロキサン樹脂(2)のキシレン溶液を50℃においてスプレードライヤーを用いたスプレー法によりキシレンを除去しながら粒子化し、真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(5)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、平均粒子径は7.4μmであった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は4.8wt%であった。
参考例7で調整したオルガノポリシロキサン樹脂微粒子を120℃に設定したオーブンにて4時間エージングし真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、エージングによる凝集は見られなかった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は2.1wt%であった。
参考例7で調整したオルガノポリシロキサン樹脂微粒子を120℃に設定したオーブンにて8時間エージングし真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(7)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、エージングによる凝集は見られなかった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は1.2wt%であった。
参考例7で調整したオルガノポリシロキサン樹脂微粒子を120℃に設定したオーブンにて24時間エージングし真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(8)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、エージングによる凝集は見られなかった。また、この微粒子を200℃に1時間暴露したところ、その加熱減量は0.8wt%であった。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(7)(ビニル基含有量=0質量%) 67.0g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 33.0g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.21g、
{分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.3モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)234.4g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(7)(ビニル基含有量=0質量%) 63.3g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(3)(ビニル基含有量=1.91質量%) 3.5g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 33.2g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.6g、
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(3)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.2モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)218.4g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(8)(ビニル基含有量=0質量%) 60.2g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(4)(ビニル基含有量=1.91質量%) 7.0g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 32.8g、
式:
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.95質量%) 0.65g
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(4)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン中のケイ素原子結合水素原子が1.0モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)273.0g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(8)(ビニル基含有量=0質量%) 56.4g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(4)(ビニル基含有量=1.91質量%) 10.3g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 33.3g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 1.57g、
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(4)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.3モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)203.1g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(8)(ビニル基含有量=0質量%) 30.5g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(4)(ビニル基含有量=1.91質量%) 32.5g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 30.0g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 2.0g、
式:
HMe2SiO(Me2SiO)17SiMe2H
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 5.0g
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(4)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記2つのオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が0.9モルとなる量}、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(5)(ビニル基含有量=0質量%) 69.8g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 29.9g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.2g、
{分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン中のケイ素原子結合水素原子が1.4モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)234.4g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(5)(ビニル基含有量=0質量%) 66.0g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(1)(ビニル基含有量=1.91質量%) 3.0g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 29.8g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.6g、
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(1)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.2モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)218.4g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(6)(ビニル基含有量=0質量%) 62.5g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)(ビニル基含有量=1.91質量%) 7.0g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.44質量%) 29.8g、
式:
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.95質量%) 0.65g
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(2)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.0モルとなる量}、
平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)273.0g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(5)(ビニル基含有量=0質量%) 32.5g、
非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(1)(ビニル基含有量=1.91質量%) 32.5g、
式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 28.0g、
式:
Me3SiO(MeHSiO)7(Me2SiO)6.5SiMe3
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 2.0g、
式:
HMe2SiO(Me2SiO)17SiMe2H
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 5.0g、
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(1)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記2つのオルガノハイドロジェンポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が0.9モルとなる量}、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
本発明にかかる実施例1~5の硬化性シリコーン組成物は、重量減少率が2.0質量%のオルガノポリシロキサン樹脂を使用した、100℃以下に軟化点を有するホットメルト性の組成物であり、その硬化物は150℃にて1000時間放置しても、貯蔵弾性率の顕著な上昇は見られなかった。このことから、各実施例にかかる組成物を用いて得る硬化物は高温保管により硬質化が抑制され、柔軟性を維持できる傾向が認められた。したがって、当該組成物は、特に基材との一体成型され、高温で使用される用途に好適であると考えられる。
上記実施例1等の粒状にした硬化性シリコーン組成物を80℃に加熱しながら、二軸押出機を用いて加熱溶融混練し、半固体状の軟化物の形態で、剥離性フィルム(株式会社タカラインコーポレーション社製、FL2-01)上に供給量5kg/時間となるように供給し、2枚の剥離性フィルム間に積層する。続いて、当該積層体を、ロール間で延伸することで、厚さ500μmのホットメルト性の硬化性シリコーンシートが2枚の剥離性フィルム間に積層された積層体を形成させ、-15℃に設定した冷却ロールにより全体を冷却する。当該積層体において、剥離性フィルムを分離することにより、平坦かつ均質なホットメルト性の硬化性シリコーンシートを得ることができる。
上記実施例1等の粒状にした硬化性シリコーン組成物を80℃に加熱しながら、二軸押出機を用いて加熱溶融混練し、T型ダイ(開口寸法:800μm×100mm、80℃加熱)により略シート状に成型しながら、剥離性フィルム(株式会社タカラインコーポレーション社製、FL2-01)上に供給量5kg/時間となるように供給し、-15℃に設定した冷却ロールにより全体を冷却した後に、2枚の剥離性フィルム間に積層した。続いて、当該積層体を、ロール間で延伸することで、厚さ500μmのホットメルト性の硬化性シリコーンシートが2枚の剥離性フィルム間に積層された積層体を形成する。当該積層体において、剥離性フィルムを分離することにより、平坦かつ均質なホットメルト性の硬化性シリコーンシートを得ることができる。
25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me2ViSiO1/2)0.05(Me3SiO1/2)0.39(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂(ビニル基の含有量=1.9質量%) 3.76kg、
25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂(ビニル基の含有量=0質量%) 3.08kg、及び、式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 2.56kg、
をペール缶内でスリーワンモーターを用いて4.00kgのキシレンに溶解した。得られた溶液を、最高到達温度を230℃に設定した二軸押出機にフィードし、真空度-0.08MPaの条件でキシレン及び低分子量のオルガノポリシロキサン成分の除去を行ったところ、ホットメルト性の透明な混合物1が得られた。混合物1をずん胴ペール缶に受けそのまま冷却し固体化させた。この混合物の揮発成分量を200℃×1時間の条件で測定したところ0.7質量%であった。
次いで、得られたホットメルト性の混合物1をずん胴ペール缶用のホットメルター(ノードソン社製のVersaPailメルター)により170℃にて二軸押出機に図1に示すライン1から9.67kg/hrの量でフィードした。
次に、
式:
Me3SiO(Me2SiO)37(MeHSiO)37SiMe23
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.500kg/hr、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール 本組成物全体に対して500ppmとなる量、
からなる混合物を図1に示すライン3-bからフィードした。投入部の設定温度は150℃であった。
続いて、
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 0.15kg/hr、
白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(本組成物全体に対して白金金属として質量単位で4.0ppmとなる量)、からなる混合物を図1のライン3―aからフィードし(投入部の設定温度は80℃)、押出機内の真空度は-0.08MPaで、脱気溶融混錬を行った。
二軸押出機の出口温度は80℃とし、混合物は半固体状の軟化物の形態で、幅330mm、125μm厚の剥離フィルム(株式会社タカラインコーポレーション社製、FL2-01)を1.0m/分の速度で搬送しながら、供給量5kg/hrとなるように混合物をフィルム上に供給量5kg/hrとなるように供給し、混合物を2枚の剥離フィルム間に挟持して積層体を形成した。続いて、当該積層体を、90℃に温度制御されたロール間で加圧して混合物を延伸することで、厚さ300μmの硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートが2枚の剥離フィルム間に積層された積層体を形成させ、続いて空冷により全体を冷却した。当該製造装置の構成を、図1に示す。得られた積層体から剥離フィルムを剥離したところ、泡がなく平坦で均質なタックフリーの透明な硬化性ホットメルトシリコーン組成物シートを得ることができ、その軟化温度は80℃であった。
1:ホットメルター
2:押出機
3-a:ポンプ
3-b:ポンプ
3-c:真空ポンプ
4-a:剥離シート
4-b:剥離シート
5-a:延伸ロール(任意で温度調節機能をさらに備えてもよい)
5-b:延伸ロール(任意で温度調節機能をさらに備えてもよい)
6:冷却ロール
7:膜厚計
8:シートカッター
9:異物検査機
Claims (14)
- (A)下記の(A1)成分および(A2)成分を0:100~90:10の質量比で含み、かつ、(A1)成分および(A2)成分を200℃下で1時間暴露した時の質量減少率が2.0質量%以下であるオルガノポリシロキサン樹脂 100質量部
(A1)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の40~90モル%含有するオルガノポリシロキサン樹脂、
(A2)分子全体としてホットメルト性を有さず、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有さず、かつ、SiO4/2で表されるシロキサン単位を全シロキサン単位の40~90モル%含有するオルガノポリシロキサン樹脂、
(B)25℃において液状又は可塑状の直鎖状のオルガノポリシロキサンであって、分子内に少なくとも2個の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するもの 10~100質量部、
(C)以下の(c1)または(c2)から選ばれる1種類以上の硬化剤 本組成物の硬化に必要な量
(c1)有機過酸化物
(c2)分子内に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応触媒
を含有してなり、組成物全体としてホットメルト性を有することを特徴とする硬化性シリコーン組成物。 - さらに、(D)機能性フィラーを含有してなり、(D)成分の量が(A)成分および(B)成分の和100質量部に対して10~2000質量部の範囲である事を特徴とする請求項1に記載の硬化性シリコーン組成物。
- (A1)成分および(A2)成分が、平均一次粒子径が1~20μmの真球状のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子である、請求項1または2に記載の硬化性シリコーン組成物。
- (C)成分が、
(c2-1)分子内に少なくとも2個の珪素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンおよび(c2-2)ヒドロシリル化反応触媒を少なくとも含み、
上記の(c2-1)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの含有量が、(A)成分と(B)成分中の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基に対する当該オルガノハイドロジェンポリシロキサン樹脂中の珪素原子結合水素原子のモル比が0.5~20の範囲となる量である、請求項1~3のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物。 - (D)成分が、補強性フィラー、白色顔料、熱伝導性フィラー、導電性フィラー又は有機フィラーから選ばれる1種類以上を含む機能性フィラーである、請求項2に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 粒状、ペレット状またはシート状である、請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物からなる、実質的に平坦な、厚さ10~1000μmの硬化性シリコーン組成物シート。
- 請求項7の硬化性シリコーン組成物シートである、フィルム状接着剤。
- 請求項7の硬化性シリコーン組成物シート、および
当該硬化性シリコーン組成物シートの片面または両面に、当該硬化性シリコーン組成物シートと対向する剥離面を備えたシート状基材を有する、剥離性積層体。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物を硬化させてなる、硬化物。
- 請求項10に記載の硬化物の半導体装置用部材または光半導体装置用部材としての使用。
- 請求項10に記載の硬化物を有する半導体装置または光半導体装置。
- 硬化性シリコーン組成物を、50℃を超えない温度条件下で混合することにより粒状化することを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物の製造方法。
- 下記工程(I)~(III)から少なくともなる硬化物の成型方法。
(I)請求項1~5のいずれか1項に記載の硬化性シリコーン組成物を50℃以上に加熱して、溶融する工程;
(II)前記工程(I)で得られた液状の硬化性シリコーン組成物を金型に注入する工程 又は 型締めにより金型に前記工程(I)で得られた硬化性シリコーン組成物を行き渡らせる工程;および
(III)前記工程(II)で注入した硬化性シリコーン組成物を硬化する工程
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