JPWO2016063649A1 - Led用封止材組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 耐熱透明性、密着性に優れ、耐クラック性に優れ、かつ硫黄ガス透過性の低いLED用封止材組成物を提供する。【解決手段】(A)成分:下記(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分:(A)成分:式(1−1)、式(1−2)、及び式(1−3):【化1】(式中、R1は炭素原子数1〜12のアルキル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、R2は水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(A)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表す。)で表される単位構造を含むポリシロキサン、(B)成分:式(2−1)、式(2−2)、及び式(2−3):【化2】(式中、R3及びR4はそれぞれ水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(B)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表す。)の単位構造を含むポリシロキサン、(C)成分:密着剤、及び(D)成分:シラノール基の縮合触媒、を含むLED用封止材組成物。【選択図】 なし

Description

本発明は、LED用封止材組成物、当該組成物から組成物を硬化してなる硬化物、及び当該封止材を有するLED用封止材組成物に関する。
シリコーン組成物は耐候性、耐熱性、硬度、伸び等のゴム的性質に優れた硬化物を形成することから、LED装置におけるLED素子、電極、基板などの保護を目的に使用されている。また、LED装置には導電性の良い銀もしくは銀含有合金が電極として使用され、輝度を向上させるため基板には銀メッキが施されている場合がある。
一般に、シリコーン組成物の硬化物はガス透過性が高い。そのため、当該硬化物を、光の強度が強く、発熱が大きい高輝度LEDに用いた場合に、環境中の腐食性ガスによる封止材の変色、および電極や基板にメッキされた銀の腐食による輝度の低下が生じるという課題がある。
このような問題を解決するため、ガスバリア性に優れる加熱硬化性光半導体封止用シリコーン樹脂組成物として、シルセスキオキサン、シリコーンアルコキシオリゴマーおよび、縮合触媒からなる加熱硬化性光半導体封止用シリコーン樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。
特開2011−202154号公報
シルセスキオキサン、シリコーンアルコキシオリゴマーおよび、縮合触媒からなる加熱硬化性光半導体封止用シリコーン樹脂組成物の硬化物は、粘度が高いため取扱作業性が乏しく、硬化させるために多大な時間とエネルギーが必要であるという課題があり、ガス透過性(耐硫化性)にも問題があり、耐クラック性に乏しいという課題があった。
本発明は、耐熱透明性、密着性に優れ、耐クラック性に優れ、かつ硫黄ガス透過性の低いLED用封止材組成物を提供することを目的とする。
本発明は第1観点として、下記(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分:
(A)成分:式(1−1)、式(1−2)、及び式(1−3):
(式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、Rは水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(A)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表し、(A)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式(1−1)の単位構造の数(s)の割合、前記式(1−2)の単位構造の数(m)の割合、および前記式(1−3)の単位構造の数(n)の割合がそれぞれ、0.3≦s≦0.65、0.25≦m≦0.4、0.1≦n≦0.3を満たす。)で表される単位構造を含むポリシロキサン、
(B)成分:式(2−1)、式(2−2)、及び式(2−3):
(式中、R及びRはそれぞれ水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(B)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表し、(B)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式(2−1)の単位構造の数(t)の割合、前記式(2−2)の単位構造の数(p)の割合、および前記式(2−3)の単位構造の数(q)の割合がそれぞれ、0.1≦t≦0.5、0.1≦p≦0.5、0.1≦q≦0.5を満たす。)で表される単位構造を含むポリシロキサン、
(C)成分:密着剤、及び
(D)成分:シラノール基の縮合触媒、を含むLED用封止材組成物、
第2観点として、(A)成分中のRがフェニル基又はメチル基である第1観点に記載のLED用封止材組成物、
第3観点として、(A)成分であるポリシロキサンの重量平均分子量が、1000から5000である第1観点又は第2観点に記載のLED用封止材組成物、
第4観点として、(B)成分であるポリシロキサンの重量平均分子量が、1000から5000である第1観点乃至第3観点のいずれか一つに記載のLED用封止材組成物、
第5観点として、(A)成分と(B)成分の混合割合が0.2:0.8〜0.8:0.2の質量比である第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載のLED用封止材組成物、
第6観点として、(C)成分の密着剤が、メルカプト基を有するシランである第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載のLED用封止材組成物、
第7観点として、(D)成分のシラノール基の縮合触媒が、有機金属化合物である第1観点乃至第6観点のいずれか一つに記載のLED用封止材組成物、
第8観点として、更に(E)成分として、フェニルトリアルコキシシランを含む第1観点乃至第7観点のいずれか一つに記載のLED用封止材組成物、及び
第9観点として、第1観点乃至第8観点のいずれか一つに記載のLED用封止材組成物を硬化した硬化物によりLED素子が封止されたLED装置である。
LED用封止材組成物による硬化物は、LED素子が銀反射板で囲まれた装置中に装着され、封止材で充填されている。この封止材は密着性やガス透過性が求められる。これらの性能が低下すると例えば硫黄成分を含有するガスが入り、銀反射板の腐食につながり好ましくない。
本発明は、フェニル基を有し且つ2個の加水分解性基を有するシランの加水分解縮合物を特定量で含有する(A)成分のポリシロキサンと、フェニル基を有し且つ3個の加水分解性基を有するシランの加水分解縮合物を特定量で含有する(B)成分のポリシロキサンとを、特定割合で混合している。そしてこれらの特定のポリシロキサンと(C)成分と(D)成分の組み合わせにより効果を発揮するものである。
前記式(1−2)、式(2−1)、及び式(2−2)の単位構造は、3個の加水分解性基を有するシランに由来し、直鎖構造又は3次元構造を有する。前記式(1−2)におけるSi−OR基、前記式(2−1)におけるSi−OR基、及び前記式(2−2)におけるSi−OR基が、Si−OH基、Si−OR基(ただしRは炭素原子数1〜12のアルキル基)、又はSi−O−Siによるシロキサン結合を生じる。
本発明のLED用封止材組成物は、耐熱透明性、密着性、耐クラック性に優れ、かつ硫黄ガス透過性が低い硬化物を形成するという特徴がある。また、本発明であるLED用封止材組成物の硬化物で封止されたLED装置は信頼性に優れる特徴がある。
本発明は(A)成分:前記式(1−1)、式(1−2)、及び式(1−3)で表される単位構造を含むポリシロキサン、(B)成分:前記式(2−1)、式(2−2)、及び式(2−3)で表される単位構造を含むポリシロキサン、(C)成分:密着剤、及び(D)成分:シラノール基の縮合触媒、を含むLED用封止材組成物である。
(A)成分の式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、Rは水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(A)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表し、(A)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式(1−1)の単位構造の数(s)の割合、前記式(1−2)の単位構造の数(m)の割合、および前記式(1−3)の単位構造の数(n)の割合がそれぞれ、0.3≦s≦0.65、0.25≦m≦0.4、0.1≦n≦0.3を満たす。
(B)成分の式中、R及びRはそれぞれ水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(B)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表し、(B)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式(2−1)の単位構造の数(t)の割合、前記式(2−2)の単位構造の数(p)の割合、および前記式(2−3)の単位構造の数(q)の割合がそれぞれ、0.1≦t≦0.5、0.1≦p≦0.5、0.1≦q≦0.5を満たす。
が(A)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表す場合、またR及びRが(B)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表す場合、該Si原子はさらにO原子と結合し、3次元構造を形成する。
、R、R、及びRが炭素原子数1〜12のアルキル基を表す場合、該アルキル基としては、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、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基が例示される。
またRが炭素原子数6〜20のアリール基を表す場合、該アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基が例示される。
耐熱透明性、耐クラック性に優れ、かつ硫黄ガス透過性を低くするという観点から、Rはフェニル基、メチル基が好ましく、特にフェニル基が好ましい。
(A)成分中、(A)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、式(1−1)の単位構造の数(s)の割合が下限値未満であると硬化物の硫黄ガス透過性が高く、上限値を超えると硬化物が白く濁る。式(1−2)の単位構造の数(m)の割合が下限値未満であると硬化物の硫黄ガス透過性が高く硬化物の表面にタック(粘着性)が残る問題が生じ、上限値を超えると硬化物の耐クラック性が低下する。式(1−3)の単位構造の数(n)の割合が下限値未満であると硬化物の耐クラック性が低下し、上限値を超えると硬化物の硫黄ガス透過性が高くなる。
本発明の組成物に用いられる(A)成分であるシロキサン化合物の重量平均分子量は、1000から5000であることが好ましい。重量平均分子量が1000未満であると硬化物が硬化不良となる場合があり、硫黄ガス透過性も高くなるという問題が生じる。重量平均分子量が5000より大きくなると、(A)成分であるポリシロキサン化合物の粘度が非常に大きくなり取扱いが困難になる。なお、本発明において、ポリシロキサン化合物の重量平均分子量は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
(A)成分であるポリシロキサンは、従来の公知技術を用いて製造することができる。すなわち、(A)成分であるポリシロキサンに対応するシラン化合物を酸もしくは塩基の存在下、加水分解・縮合反応させる方法で製造することができる。
(A)成分であるポリシロキサンを合成するためのシラン化合物としては、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルエチルジメトキシシラン、フェニルプロピルジメトキシシラン、フェニルブチルジメトキシシラン、フェニルペンチルジメトキシシラン、フェニルヘキシルジメトキシシラン、フェニルヘプチルジメトキシシラン、フェニルオクチルジメトキシシラン、フェニルノニルジメトキシシラン、フェニルデシルジメトキシシラン、フェニルウンデシルジメトキシシラン、フェニルドデシルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、フェニルエチルジエトキシシラン、フェニルプロピルジエトキシシラン、フェニルブチルジエトキシシラン、フェニルペンチルジエトキシシラン、フェニルヘキシルジエトキシシラン、フェニルヘプチルジエトキシシラン、フェニルオクチルジエトキシシラン、フェニルノニルジエトキシシラン、フェニルデシルジエトキシシラン、フェニルウンデシルジエトキシシラン、フェニルドデシルジエトキシシラン、フェニルメチルジプロポキシシラン、フェニルエチルジプロポキシシラン、フェニルプロピルジプロポキシシシラン、フェニルブチルジプロポキシシシラン、フェニルペンチルジプロポキシシラン、フェニルヘキシルジプロポキシシラン、フェニルヘプチルジプロポキシシラン、フェニルオクチルジプロポキシシラン、フェニルノニルプロポキシシラン、フェニルデシルジプロポキシシラン、フェニルウンデシルジプロポキシシラン、フェニルドデシルジプロポキシシラン、フェニルメチルジクロロシシラン、フェニルエチルジクロロシシラン、フェニルプロピルジクロロシシラン、フェニルブチルジクロロシシラン、フェニルペンチルジクロロシシラン、フェニルヘキシルジクロロシシラン、フェニルヘプチルジクロロシシラン、フェニルオクチルジクロロシシラン、フェニルノニルジクロロシシラン、フェニルデシルジクロロシシラン、フェニルウンデシルジクロロシシラン、フェニルドデシルジクロロシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリクロロシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジクロロシランが例示される。
(A)成分であるポリシロキサンは、上記のシラン化合物を酸もしくは塩基の存在下、加水分解・縮合反応させる方法で製造することができる。
酸としては例えば、塩酸、酢酸、蟻酸、硝酸、シュウ酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、多価カルボン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、イオン交換樹脂が例示される。塩基としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイドが例示される。
上記の製造方法においては、有機溶剤を使用することができる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが例示される。
上記の製造方法においては、上記シラン化合物の加水分解、縮合反応を促進するため、水、あるいは水とアルコールとの混合液を添加することもできる。このアルコールとしては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノールが好ましい。この製造方法は、加熱により促進され、有機溶媒を使用する場合には、その還流温度で反応を行うことが好ましい。
(B)成分中、(B)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、式(2−1)の単位構造の数(t)の割合が下限値未満であると硬化物の硫黄ガス透過性が高く、上限値を超えるとポリシロキサンの粘度が高くなり取扱いが困難となる。式(2−2)の単位構造の数(p)の割合が下限値未満であると硬化物の硫黄ガス透過性が高く、硬化物の表面にタック(粘着性)が残る問題が生じ、上限値を超えると硬化物の硫黄ガス透過性が高くなる。式(2−3)の単位構造の数(q)の割合が下限値未満であると硬化物の耐クラック性が低下し、上限値を超えると硫黄ガス透過性が高くなる。
本発明の組成物に用いられる(B)成分であるシロキサン化合物の重量平均分子量は、1000から5000であることが好ましい。重量平均分子量が1000未満であると得られるポリシロキサンが不安定な場合があり、保存安定性が悪化する場合がある。重量平均分子量が5000より大きくなると、熱硬化性の観点から問題が生じる。なお、本発明において、ポリシロキサンの重量平均分子量は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量である。
(B)成分であるポリシロキサンは、従来の公知技術を用いて製造することができる。すなわち、(B)成分であるポリシロキサンに対応するシラン化合物を酸もしくは塩基の存在下、加水分解・縮合反応させる方法で製造することができる。
(B)成分であるポリシロキサンを合成するためのシラン化合物としては、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリクロロシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジクロロシランが例示される。
(B)成分であるポリシロキサンは、上記のシラン化合物を酸もしくは塩基の存在下、加水分解・縮合反応させる方法で製造することができる。
酸としては例えば、塩酸、酢酸、蟻酸、硝酸、シュウ酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸、多価カルボン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、イオン交換樹脂が例示される。塩基としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイドが例示される。
上記の製造方法においては、有機溶剤を使用することができる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが例示される。
上記の製造方法においては、上記シラン化合物の加水分解、縮合反応を促進するため、水、あるいは水とアルコールの混合液を添加することもできる。このアルコールとしては、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノールが好ましい。この製造方法は、加熱により促進され、有機溶媒を使用する場合には、その還流温度で反応を行うことが好ましい。
Techneglas社製であるグラスレジン商品名GR−630Sは、(B)成分であるポリシロキサンとして使用することができる。
(A)成分と(B)成分の混合割合が0.2:0.8〜0.8:0.2の質量比であることが好ましい。
(A)成分であるポリシロキサンの含有量は、10質量%から90質量%がよく、より好ましくは20質量%から80質量%である。20質量%未満であると硬化物の硫黄ガス透過性が高く、80質量%より大きくなると耐クラック性が低下する。
(B)成分であるポリシロキサンの含有量は、10質量%から90質量%がよく、より好ましくは20質量%から80質量%である。20質量%未満であると硬化物の表面にタックが生じる。80質量%より多いと硬化物が割れてしまう問題が生じる。
(C)成分である密着剤は、硬化途上で接触している基材に対する硬化物の密着性を向上させるために使用することができる。特に、LED装置に銀もしくは銀含有合金を電極として使用され、輝度を向上させるため基板には銀メッキが施されている場合、メルカプト基を有するシロキサン化合物を使用することで本発明の組成物の密着性を向上させることがでる。メルカプト基を有するシラン化合物としては、例えば、3−メルカプトアルキルトリアルコキシシランが例示される。アルキル基としては炭素原子数1〜12のアルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。アルコキシ基としては炭素原子数1〜12のアルコキシ基が好ましく、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。本発明の組成物において、(C)成分である密着剤の含有量は限定されないが、上記(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して、0.01質量部から10質量部の範囲内であることが好ましい。
(D)成分であるシラノール基の縮合触媒は、シラノール基即ちSi原子と結合したヒドロキシ基、又は加水分解性アルコキシ基の縮合に使用される触媒であれば特に制限されない。(D)成分であるシラノール基の縮合触媒は、有機金属化合物であるのが室温安定性、硬化性に優れるという観点から好ましい。(D)成分であるシラノール基の縮合触媒は、硬化性、及び室温安定性に優れるという観点から、有機錫化合物及び有機アルミ化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む有機金属化合物であるのが好ましく、2種以上を混合して使用することもできる。
有機錫触媒としては、例えば、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジアセテート、ジオクチルスズマレエート、また市販品としては、商品名ネオスタンU−100、商品名ネオスタンU−130、商品名ネオスタンU−200、商品名ネオスタンU−220H、商品名ネオスタンU−303、商品名ネオスタンU−700、商品名ネオスタンU−810、商品名ネオスタンU−820、商品名ネオスタンU−830、商品名ネオスタンU−700ES、商品名ネオスタンSCAT−24、商品名ネオスタンSCAT−31A、商品名ネオスタンS−1(以上、日東化成株式会社製)が例示される。硬化性、耐熱透明性、密着性、耐クラック性に優れ、かつ硫黄ガス透過性の低く、十分に長いポットライフを確保することができるという観点からジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート、ジブチルスズジラウレート、商品名ネオスタンU−100、商品名ネオスタンU−130が好ましい。
有機アルミ触媒としては、例えば、トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムsec−ブチラート、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、市販品としては、商品名DX−9710(信越化学工業株式会社製)が例示される。
(D)成分のシラノール基の縮合触媒の含有量は、上記(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して0.01質量部から40質量部であるのが好ましく、0.1質量部から40質量部であるのがより好ましい。複数のシラノール基の縮合触媒を併用する場合、これらをそれぞれ別個に用いて本発明の組成物に含有させることができる。
(E)成分としてフェニルトリアルコキシシランを含有してもよい。アルコキシ基としては炭素原子数1〜12のアルコキシ基であり、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基が挙げられる。(E)成分は反応性希釈剤として機能することができる。耐熱透明性、密着性、耐クラック性、作業性に優れ、粘度を低くすることができるという観点から、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシランが好ましい。
(E)成分の含有量は、上記(A)成分と(B)成分の合計100質量部に対して0.1質量部から60質量部であるのが好ましく、1質量部から60質量部であるのがより好ましい。(E)成分の含有量が1質量部未満であると、本発明の組成物の粘度を下げることができず作業性が悪くなる。(E)成分の含有量が60質量部より大きいと、硫黄ガス透過性が高く、基板などの腐食が大きくなる。
本発明のLED用封止材組成物は上記の成分以外に本発明の目的や効果を損なわない範囲で必要に応じて、添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、無機フィラー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱光安定剤、分散剤、帯電防止剤、重合禁止剤、消泡剤、溶剤、無機蛍光体、ラジカル禁止剤、界面活性剤、導電性付与剤、顔料、染料、金属不活性化剤が例示され、各種添加剤は特に制限されない。
本発明のLED用封止材組成物の製造方法は特に限定されないが、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、および(E)成分が均一に混合した状態であればよい。本発明の組成物を2液型として製造する場合、第1液に(A)成分、(B)成分、(C)成分、必要に応じて使用することができる(E)成分を入れ、第2液に(D)成分を入れることができる。さらに必要に応じて第1液及び/又は第2液に添加剤を入れることができる。
本発明のLED用封止材組成物から得られる硬化物、該硬化物によりLED素子が封止されたLED装置も本発明の対象である。本発明のLED用封止材組成物は、加熱することで硬化することができる。本発明のLED用封止材組成物を硬化させる温度は、おおよそ80℃から200℃の温度で行うことが好ましい。上記加熱処理の方法は特に限定されるものではないが、適切な雰囲気下、即ち大気、窒素等の不活性ガス、真空中等で、ホットプレート又はオーブンを用いて行う方法を例示することができる。
本発明のLED用封止材組成物はLED封止用として使用することができる。本発明のLED用封止材組成物を適用できるLED素子は特に制限されない。本発明のLED用封止材組成物をLED素子に適用する方法は特に制限されない。本発明のLED用封止材組成物はLED封止用以外にも、例えば、光学レンズとして使用することができる。
下記合成例で得られる共重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定結果から導出した。
装置:株式会社島津製作所製GPCシステム
GPCカラム:Shodex(登録商標)KL−804L及び803L
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン
流量:1mL/分
標準試料:ポリスチレン
(合成例1)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン80.73g(0.330mol)、メチルトリメトキシシラン30.0g(0.22mol)及びジメチルジメトキシシラン22.06g(0.184mol)を入れた後、酢酸0.44g(7.0mmol)と水46.30g(2.569mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン119.2gおよび水酸化カリウム2.06g(37.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液147gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として90.2g(収率96%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は2500であり、以下A−1とした。
(合成例2)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン32.29g(0.132mol)、メチルトリメトキシシラン8.1g(0.059mol)及びジメチルジメトキシシラン3.44g(0.029mol)を入れた後、酢酸0.13g(2.0mmol)と水13.89g(0.771mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン43.59gおよび水酸化カリウム0.245g(4.1mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液11.02gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として30.5g(収率94%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は2200であり、以下A−2とした。
(合成例3)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン29.90g(0.122mol)、メチルトリメトキシシラン10.0g(0.073mol)及びジメチルジメトキシシラン5.88g(0.049mol)を入れた後、酢酸0.15g(2.0mmol)と水15.43g(0.856mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン45.78gおよび水酸化カリウム0.275g(5.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液12.25gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として31.8g(収率96%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は2000であり、以下A−3とした。
(合成例4)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン35.88g(0.147mol)、メチルトリメトキシシラン8.8g(0.065mol)及びジメチルジメトキシシラン9.88g(0.082mol)を入れた後、酢酸0.18g(3.0mmol)と水18.52g(1.028mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン81.70gおよび水酸化カリウム0.825g(15.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液58.78gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として38.2g(収率96%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は2200であり、以下A−4とした。
(合成例5)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン21.53g(0.088mol)、メチルトリメトキシシラン6.00g(0.044mol)及びジメチルジメトキシシラン10.59g(0.088mol)を入れた後、酢酸0.13g(2.0mmol)と水13.89g(0.711mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン48.12gおよび水酸化カリウム0.330g(6.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液14.69gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として28.3g(収率88%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は1500であり、以下A−5とした。
(合成例6)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン35.88g(0.147mol)、メチルトリメトキシシラン10.0g(0.073mol)及びジメチルジメトキシシラン17.65g(0.147mol)を入れた後、酢酸0.22g(4.0mmol)と水23.15g(1.285mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン63.53gおよび水酸化カリウム1.03g(18.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液73.47gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として40.3g(収率89%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は2400であり、以下A−6とした。
(合成例7)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン35.88g(0.147mol)、メチルトリメトキシシラン5.0g(0.037mol)及びジメチルジメトキシシラン22.06g(0.184mol)を入れた後、酢酸0.22g(4.0mmol)と水23.15g(1.285mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン64.12gおよび水酸化カリウム1.03g(18.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液73.47gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、透明な液体として42.5g(収率95%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は2800であり、以下A−7とした。
(合成例8)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン25.12g(0.103mol)、メチルトリメトキシシラン2.0g(0.015mol)及びジメチルジメトキシシラン3.53g(0.029mol)を入れた後、酢酸0.09g(1.0mmol)と水9.26g(0.514mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン45.97gおよび水酸化カリウム0.41g(7.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液73.47gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、白色固体として21.8g(収率93%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は1300であり、以下A−8とした。
(合成例9)
反応容器に、ジフェニルジメトキシシラン14.35g(0.059mol)、メチルトリメトキシシラン4.0g(0.029mol)及びジメチルジメトキシシラン24.71g(0.206mol)を入れた後、酢酸0.18g(3.0mmol)と水18.52g(1.028mol)を入れ、室温で1時間撹拌した。次いで、トルエン64.59gおよび水酸化カリウム0.83g(15.0mmol)を入れ、3時間加熱還流をおこなった。室温まで冷却し、1.2質量%酢酸を含有する酢酸エチル溶液58.78gを入れ中和反応を行った。その後、酢酸エチルと水を投入し、撹拌後、静置した。下層の水を抜き出し、上層の有機層を繰り返し水洗した。水を抜き出した後、有機層から低沸点物を加熱減圧留去して、白色固体として25.1g(収率87%)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は900であり、以下A−9とした。
前記合成例で使用したジフェニルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシランおよびジメチルジメトキシシランは東京化成工業株式会社製であり、酢酸、トルエン、水酸化カリウムおよび酢酸エチルは純正化学株式会社製である。
また、下記実施例で使用する商品名GR−630SはTechneglas社製、フェニルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよびジブチルスズジアセテートは東京化成工業株式会社製、商品名U−130は日東化成株式会社製である。なお、商品名GR−630Sは(B)成分のポリシロキサンであり、Rに相当する有機基がエチル基であり、Rに相当する化学基が水素原子であり、(B)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、式(2−1)の単位構造の数(t)の割合、式(2−2)の単位構造の数(p)の割合、式(2−3)の単位構造の数(q)の割合がそれぞれ、t=0.303、p=0.333、q=0.364を満たす。商品名GR−630Sのポリシロキサンの重量平均分子量は2600である。
また、商品名U−130は(D)成分であり、1,1,3,3−テトラブチル−1,3−ドデカノイルジスタノキサン、[BuSn(OCO(CH10CH)]Oを成分とするものである。
(実施例1)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例2)
合成例2で調製した(A)成分であるA−2を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例3)
合成例3で調製した(A)成分であるA−3を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例4)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例5)
合成例2で調製した(A)成分であるA−2を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例6)
合成例3で調製した(A)成分であるA−3を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例7)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるU−130を3質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(実施例8)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるU−130を3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例1)
合成例4で調製した(A)成分であるA−4を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例2)
合成例5で調製した(A)成分であるA−5を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例3)
合成例6で調製した(A)成分であるA−6を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例4)
合成例7で調製した(A)成分であるA−7を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例5)
合成例8で調製した(A)成分であるA−8を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例6)
合成例9で調製した(A)成分であるA−9を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例7)
(B)成分である商品名GR−630Sを10質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例8)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を10質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例9)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを4.5質量部と、(D)成分であるジブチルスズジアセテートを3質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(比較例10)
合成例1で調製した(A)成分であるA−1を5質量部と、(B)成分である商品名GR−630Sを5質量部と、(C)成分である3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを0.1質量部と、(E)成分であるフェニルトリメトキシシランを5質量部の割合で混合してLED用封止材組成物を調製した。
(硬化物の作成)
耐熱透明性を評価するために、本発明の実施例1から実施例8で調製したLED用封止材組成物、及び比較例1から比較例10で調製したLED封止材組成物を、ホットプレートで、130℃の温度で1時間焼成したのち、150℃の温度で4時間焼成し、無アルカリガラス基板上に厚さ1mmの硬化膜を作成した。さらに、硫黄ガス透過性を評価するために、本発明の実施例1から実施例8で調製したLED用封止材組成物、及び比較例1から比較例10で調製したLED封止材組成物を、ホットプレートで、130℃の温度で1時間焼成したのち、150℃の温度で4時間焼成し、銀基板上に厚さ1mmの硬化膜を作成した。
(耐熱透明性の評価)
得られた硬化膜に対し、株式会社島津製作所製紫外・可視分光光度計UV−3100PCを用いて、波長400nmにおける厚さ1mmの透過率を測定した。測定後、190℃に温度設定した対流式オーブン内(空気中)で該硬化膜を300時間加熱した。加熱後の硬化膜の透過率を測定し、その透過率が90%以上であるとき、硬化膜形成後の加熱処理を経ても高い透明性を有すると評価し「○」とした。加熱後の硬化膜の透過率が90%未満であるもの、および耐熱透明性試験の評価の過程で硬化膜が割れたものは耐熱透明性を有してないと評価し「×」と評価した。
(硫黄ガス透過性の評価)
1Lのデシケーターの底に、3gの硫黄を配置した。次に、銀基板上に作成した硬化膜がデシケーターの底に向くように、該銀基板をデシケーターの蓋に張り付けた。そのデシケーターを、80℃に温度設定したオーブンに入れ24時間放置した。目視により銀基板の変色を確認し、変色が確認されなかった場合は、硫黄ガス透過性が低いと判断し、「○」と評価した。一方、銀基板の変色が確認された場合は、硫黄ガス透過性が高いと判断し、「×」と評価した。
(密着性の評価)
硫黄ガス透過性試験を行った後の銀基板上に作成した硬化膜を目視で確認し、剥離が確認されなかった場合には密着性に優れるものとして「○」と評価し、剥離が認された場合には密着性に劣るものとして「×」と評価した。
評価結果を表1及び表2に示した。なお、表2において「−」は十分な硬化膜が得られずに評価することが出来なかった場合を示した。
表1に示すように、実施例1から実施例8で調製したLED用封止材組成物から得られた硬化膜は、いずれも耐熱透明性があり、硫黄ガス透過性が低く銀基板の変色はみられなかった。また、銀基板に対する高い密着性を示した。
一方、表2に示すように、比較例1から比較例10で調製したLED用封止材組成物から得られた硬化膜は、耐熱透明性、硫黄ガス透過性、密着性を全て満足できるものではなかった。具体的には、A−4からA−9までのポリシロキサンを使用した比較例1から比較例6で調製したLED封止材組成物から得られた硬化膜は、耐熱透明性を評価する際に透過率が下がる、割れるなどの問題が生じた。また、比較例1から比較例6で調製したLED封止材組成物から得られた硬化膜は、硫黄ガス透過性の評価を行うと銀基板の変色がみられたため、LED用封止材組成物として使用することができないと判断した。(A)成分が含まれてない比較例7で調製したLED封止材組成物は、硬化膜作成後すぐにクラックが生じ耐熱透明性の評価、硫黄ガス透過性の評価、及び密着性の評価を行うことができなかった。(B)成分が含まれてない比較例8で調製したLED封止材組成物から得られた硬化膜は、耐熱透明性の評価、硫黄ガス透過性を評価する際、割れた。(C)成分が含まれてない比較例9で調製したLED封止材組成物から得られた硬化膜は、硫黄ガス透過性を評価する際、銀基板から剥がれてしまう問題が生じた。(D)成分が含まれてない比較例10で調製したLED封止材組成物は、硬化膜作成後、膜の表面にタックが残ったことから完全に硬化していないと判断し、その後の評価に至らなかった。
以上の結果より、本発明のLED用封止材組成物から得られた硬化膜は、耐熱透明性があり、硫黄ガス透過性が低いため銀基板を腐食させることもなく、銀基板に対する高い密着性を示すことがわかり、LED装置におけるLED素子の封止剤として好適であることがわかった。
本発明のLED用封止材組成物から得られた硬化膜は、耐熱透明性があり、硫黄ガス透過性が低いため銀基板を腐食させることもなく、銀基板に対する高い密着性を示すことから、LED装置におけるLEDの封止剤、あるいは液晶端部の銀電極や基板の銀メッキの保護剤として好適である。

Claims (9)

  1. 下記(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分:
    (A)成分:式(1−1)、式(1−2)、及び式(1−3):
    (式中、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、Rは水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(A)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表し、(A)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式(1−1)の単位構造の数(s)の割合、前記式(1−2)の単位構造の数(m)の割合、および前記式(1−3)の単位構造の数(n)の割合がそれぞれ、0.3≦s≦0.65、0.25≦m≦0.4、0.1≦n≦0.3を満たす。)で表される単位構造を含むポリシロキサン、
    (B)成分:式(2−1)、式(2−2)、及び式(2−3):
    (式中、R及びRはそれぞれ水素原子、炭素原子数1〜12のアルキル基、又は(B)成分のポリシロキサンの主鎖を構成するSi原子を表し、(B)成分のポリシロキサンを構成する全ての単位構造の総数を1.0としたときに、前記式(2−1)の単位構造の数(t)の割合、前記式(2−2)の単位構造の数(p)の割合、および前記式(2−3)の単位構造の数(q)の割合がそれぞれ、0.1≦t≦0.5、0.1≦p≦0.5、0.1≦q≦0.5を満たす。)で表される単位構造を含むポリシロキサン、
    (C)成分:密着剤、及び
    (D)成分:シラノール基の縮合触媒、を含むLED用封止材組成物。
  2. (A)成分中のRがフェニル基又はメチル基である請求項1に記載のLED用封止材組成物。
  3. (A)成分であるポリシロキサンの重量平均分子量が、1000から5000である請求項1又は請求項2に記載のLED用封止材組成物。
  4. (B)成分であるポリシロキサンの重量平均分子量が、1000から5000である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のLED用封止材組成物。
  5. (A)成分と(B)成分の混合割合が0.2:0.8〜0.8:0.2の質量比である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のLED用封止材組成物。
  6. (C)成分の密着剤が、メルカプト基を有するシランである請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のLED用封止材組成物。
  7. (D)成分のシラノール基の縮合触媒が、有機金属化合物である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のLED用封止材組成物。
  8. 更に(E)成分として、フェニルトリアルコキシシランを含む請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のLED用封止材組成物。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のLED用封止材組成物を硬化した硬化物によりLED素子が封止されたLED装置。
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