JPWO2019176828A1 - 硬化性組成物、硬化物、硬化物の製造方法、及び、硬化性組成物の使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、硬化性組成物は、光素子封止体を製造する際の、光素子固定用接着剤や光素子固定用封止材等の光素子固定材としても注目を浴びてきている。
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。
しかしながら、これらの硬化性組成物を硬化させるためには、高温(170℃以上)で2時間ほど加熱する必要があった。そのため、これらの硬化性組成物を光半導体発光デバイス等に用いる場合、硬化の際に高温に晒され、パッケージ周辺部材がダメージを受ける場合があった。
(A)成分:下記式(a)
で示されるシラン化合物重合体
(B)成分:ビスマス化合物、アルミニウム化合物及びジルコニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属化合物
〔3〕前記シラン化合物重合体が、下記式(1)で示されるシラン化合物の一種又は二種以上の重縮合生成物である、〔1〕又は〔2〕に記載の硬化性組成物。
〔4〕さらに、下記(C)成分を含有する、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
(C)成分:分子内に窒素原子を有するシランカップリング剤
〔5〕さらに、下記(D)成分を含有する、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
(D)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
〔6〕さらに、希釈剤を含有する、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔7〕前記硬化性組成物の固形分濃度が、50質量%以上、100質量%未満である、〔6〕に記載の硬化性組成物。
〔9〕光素子固定材である、〔8〕に記載の硬化物。
〔10〕〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、110℃〜130℃に加熱して硬化させる硬化物の製造方法。
〔12〕〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定用封止材として使用する方法。
本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物は優れた接着力を有する。従って、本発明の硬化性組成物は、光素子固定用接着剤、及び光素子固定用封止材として好適に使用することができる。
本発明の硬化性組成物は、下記(A)成分及び(B)成分を含む硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して、0質量部超、3質量部以下であることを特徴とする。
(A)成分:下記式(a)で示されるシラン化合物重合体
本発明の硬化性組成物に用いる(A)成分は、前記式(a)で表されるシラン化合物重合体(以下、「シラン化合物重合体(A)」ということがある。)である。
すなわち、R1は、置換基を有する炭素数1〜10のアルキル基、無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換基を有するアリール基、及び無置換のアリール基からなる群から選ばれるものである。
なお、「置換基を有する炭素数1〜10のアルキル基」の炭素数は、アルキル基の部分の炭素数を意味する。したがって、R1全体の炭素数は、10を超える場合もあり得る。
基;が挙げられる。
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。
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。
複数のR1はすべて同一であっても相異なっていてもよい。
Zの炭素数1〜10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、ペンチルオキシ基等が挙げられる。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。
これらの中でも、Zは、ヒドロキシル基又は炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。
pは正の整数を示し、q、rはそれぞれ独立して、0又は正の整数を示す。
複数のR1はすべて同一であっても相異なっていてもよい。
また、複数のZはすべて同一であっても相異なっていてもよい。
例えば、下記式(1)で示されるシラン化合物(以下、「シラン化合物(1)」ということがある。)の一種又は二種以上を重縮合させることにより製造することができる。ここで、「重縮合」は、加水分解及び重縮合反応を含む広い概念で用いている。
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。
sが2以上のとき、複数のOR2同士は同一であっても相異なっていてもよい。また、(3−s)が2以上のとき、複数のX1同士は同一であっても相異なっていてもよい。
フェニルクロロジメトキシシラン、フェニルジクロロメトキシシラン、フェニルクロロメトキシエトキシシラン、フェニルクロロジエトキシシラン、フェニルジクロロエトキシシラン等の、置換基を有していてもよいフェニルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
フェニルトリクロロシラン、フェニルトリブロモシラン、4−メトキシフェニルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、2−エトキシフェニルトリクロロシラン、2−クロロフェニルトリクロロシラン等の、置換基を有していてもよいフェニルトリハロゲノシラン化合物;
3,3,3−トリフルオロプロピルクロロジメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルクロロジエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルジクロロメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルジクロロエトキシシラン等のフルオロアルキルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
3,3,3−トリフルオロプロピルトリクロロシラン等のフルオロアルキルトリハロゲノシラン化合物類;等が挙げられる。
シラン化合物(1)は一種単独で、或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。
また、酸触媒と塩基触媒を組み合わせて用いることもできる。例えば、酸触媒の存在下、シラン化合物の重縮合反応を行った後に、反応液に塩基触媒を添加して塩基性とし、塩基性条件下に、さらに重縮合反応を行ってもよい。
酸触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸;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、酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸;等が挙げられる。
シラン化合物重合体(A)が共重合体(R1が二種以上の重合体)である場合、シラン化合物重合体(A)は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、交互共重合体等のいずれの共重合体であってもよいが、製造容易性等の観点からは、ランダム共重合体が好ましい。
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)および数平均分子量(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(以下にて同じである。)。
シラン化合物重合体(A)は一種単独で、或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の硬化性組成物は、(B)成分として、ビスマス化合物、アルミニウム化合物及びジルコニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属化合物を含有する。
本発明の硬化性組成物は、(B)成分を含有するものであるため、より低温、短時間で、このものを硬化させることができ、しかも、接着性に優れる硬化物を得ることができる。
塩化ビスマス、臭化ビスマス、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム等のハロゲン化物;
酸化ビスマス、酸塩化ビスマス、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム等の金属酸化物;
水酸化ビスマス、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム等の金属水酸化物;
硝酸ビスマス、硝酸アルミニウム、硝酸ジルコニウム等の硝酸塩;
硫酸ビスマス、硫酸アルミニウム、硫酸ジルコニウム等の硫酸塩;
炭酸ビスマス、炭酸アルミニウム、炭酸ジルコニウム等の炭酸塩;
炭酸水素ビスマス、炭酸水素アルミニウム、炭酸水素ジルコニウム等の炭酸水素塩;
リン酸ビスマス、リン酸アルミニウム、リン酸ジルコニウム等のリン酸塩;
ビスマス、アルミニウム又はジルコニウムと、多座配位子(例えば、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトン化合物;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等のβ−ケトエステル;カルボナト;エチレンジアミン;等の炭素数1〜15の化合物)とのキレート化合物。
配位子としては、ハロゲン化物イオン、水素化物イオン(ヒドリド)、酸素原子(オキソ、ペルオキソ)、ヒドロキシ(ヒドロキソ)、水(アクア又はアコ)、一酸化炭素(カルボニル)、炭酸イオン(カルボナト、CO3 2−)等の無機配位子;
シュウ酸イオン(オキサラト、C2O4 2−)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基)、アシル基(例えば、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基)、カルボキシレート基、アセチルアセトナト、エチルアセトアセテート、シクロアルカジエニル(例えば、シクロペンタジエニル、ジシクロペンタジエニル)、エーテル(例えば、ジエチルエーテル)、炭化水素基(例えば、メチル基、エチル基等のアルキル基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基);
アンモニア、ニトロ、ニトリト(NO2 −)、シアノ、シアナト、イソシアナト、アルキルアミド(例えば、ジメチルアミド)、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピリジン、フェナントロリン等の窒素含有配位子;
チオシアナト、イソチオシアナト等の硫黄含有配位子;等の有機配位子が挙げられる。
(ビスマス化合物)
塩化酸化ビスマス、塩化ビスマス、臭化ビスマス等のビスマスのハロゲン化物;水酸化ビスマス、硝酸ビスマス、硫酸ビスマス等のビスマスの無機塩;酢酸ビスマス、安息香酸ビスマス、オクチル酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス、オキシサリチル酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマス、ロジン酸ビスマス、バーサチック酸ビスマス、2−エチルヘキサン酸ビスマス〔ビスマストリス(2−エチルヘキサノエート)〕、ステアリン酸ビスマス等のビスマスのカルボン酸塩;[カルボナト(2−)−O]トリフェニルビスマス;等
塩化アルミニウム等のアルミニウムのハロゲン化物;アルミニウムトリメトキシド、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、アルミニウムトリsec−ブチレート、アルミニウムトリブチレート等のアルミニウムのアルコキシド;アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムジイソプロポキシアセチルアセトネート等のアルミニウムのキレート化合物;
酸塩化ジルコニウム等のジルコニウムのハロゲン化物;硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等のジルコニウムの無機塩;酢酸ジルコニウム、オクチル酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム等のジルコニウムのカルボン酸塩;ジルコニウムテトラn−プロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムオクトキシ・トリデコキシド等のジルコニウムのアルコキシド;ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート、ジルコニウムトリブトキシ・モノアセチルアセトネート等のジルコニウムのキレート化合物;
(B)成分をこのような割合で配合することで、低温(110〜130℃)、かつ短時間で硬化させることができる硬化性組成物を得ることができる。
本発明の硬化性組成物においては、さらに、(C)成分:分子内に窒素原子を有するシランカップリング剤(以下、「シランカップリング剤(C)」ということがある。)を含有するのが好ましい。
(C)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、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。
シランカップリング剤(C)は、1種単独で、或いは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(C)成分を用いることにより、本発明の硬化性組成物の硬化物は、耐熱性及び接着性により優れるものとなる。
本発明の硬化性組成物においては、(D)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(以下、「シランカップリング剤(D)」ということがある。)を含有するのが好ましい。
(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。
Qとしては、下記式
式(d)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る。
Rdの置換基を有するフェニ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。
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。
シランカップリング剤(D)は、1種単独で、或いは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。
本発明の硬化性組成物においては、流動性をもたせる目的で、希釈剤を更に含有していてもよい。
希釈剤としては、前記(A)成分、(B)成分と相溶性の良いものであれば、特に制限されない。例えば、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン等の窒素含有化合物;ジメチルスルホキシド等の硫黄含有化合物;ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、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メチルエーテルアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(テキサノール)、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、ジアセトンアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール等の酸素含有化合物;等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物が希釈剤を含有する場合、作業性の観点から、希釈剤の使用量は、本発明の硬化性組成物の固形分濃度が50質量%以上、100質量%未満となる量が好ましく、60〜90質量%となる量がより好ましく、70〜85質量%となる量がさらに好ましい。
本発明の硬化性組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、前記(A)成分〜(E)成分以外の「他の成分」を含有させてもよい。
他の成分としては、微粒子、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。
これらの微粒子は一種単独で、或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。微粒子の使用量は、(A)成分に対して、通常、10質量%以下である。
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、或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、或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。
光安定剤の使用量は、(A)成分に対して、通常、10質量%以下である。
本発明の硬化性組成物は、光素子デバイスに用いた場合に、硬化性組成物を硬化させる際、高温で加熱する必要がないものであるため、パッケージ周辺部材に熱によるダメージを与えることがない。
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。
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を硬化させることにより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、加熱することにより硬化させる方法が挙げられる。
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を、通常、100℃〜150℃、好ましくは110℃〜140℃、より好ましくは110℃〜130℃に加熱して硬化させることにより得ることができる。加熱時間は、通常10分から5時間、好ましくは30分から3時間である。
本発明の硬化物は、このような低い温度で、しかも短時間の加熱により硬化させて得ることができる。そのため、光半導体発光デバイス等に用いる場合、パッケージ周辺部材を高温に晒してダメージを与えるということがない。
すなわち、自動硬化時間測定装置(株式会社サイバー製、商品名「まどか」)を用い、120℃に加熱されたステンレス板上に、硬化性組成物のサンプルを投入して攪拌し、攪拌トルクが上昇して、0.392N・cmとなるまでの時間を測定する。
0.392N・cmとなるまでの時間は、通常8,000秒以下であるのが好ましい。
すなわち、シリコンチップのミラー面に硬化性組成物を塗布し、塗布面を被着体の上に載せて圧着し、低温(例えば、120℃)で加熱処理して硬化させる。この試験片付被着体を、予め所定温度(例えば、23℃)にした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、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を測定する。
このようにして測定された硬化物の接着力は、23℃において50N/4mm2以上であることが好ましく、70N/4mm2以上であることがより好ましい。
ここで、「N/4mm2」は、2mm×2mmの面積あたりの接着力〔N〕である。
本発明の使用方法は、本発明の硬化性組成物を、光素子固定用接着剤又は光素子固定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は、光素子固定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所定量塗布し、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は、光素子封止体の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、こ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。
得られる光素子封止体は、本発明の硬化性組成物を用いているので、高い接着力を有するものである。
下記製造例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:THF
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0.25モル%)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入れ撹拌した。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0.5モル%)を撹拌しながら加え、全容を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7,800、分子量分布(PDI)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
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)20.2g(102mmol)と、2−シアノエチルトリメトキシシラン(アヅマックス株式会社製)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(関東化学株式会社製)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。
ポリシルセスキオキサン化合物(A2)のIRスペクトルデータを以下に示す。
Si−Ph:698cm−1,740cm−1,Si−O:1132cm−1,−CN:2259cm−1
(A)成分として製造例1で得たシラン化合物重合体(A1)100部に、(E)成分として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(BDGAC):トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(TPnB)=40:60(質量比)の混合溶剤を加え、攪拌した。その後、(C)成分として、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)30質量部、(D)成分として、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)3質量部、(B)成分として、プキャット25(日本化学産業株式会社製)0.25質量部を加え、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。
実施例1において、(A)成分の種類、(B)成分の種類、使用量(部)を、下記表1に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜12の硬化性組成物、比較例1〜4の硬化性組成物を得た。
下記表中、(B)成分又は(B)成分の代わりに使用した下記(b)成分の種類:B1〜B5、b1、b2は以下を表す。
また、表中、(B)成分又は(b)成分の使用量[部]は、(A)成分100部に対する質量部を表す。
B1:プキャット25(日本化学産業株式会社製、オクチル酸ビスマス化合物)
B2:オルガチックスZC−200(マツモトファインケミカル株式会社製、オクチル酸ジルコニウム化合物
B3:M−5A(綜研化学株式会社製、アルミキレート系化合物)
B4:塩化ビスマス
B5:[カルボナト(2−)−O]トリフェニルビスマス
(b)成分
b1:オルガチックスTC−750(マツモトファインケミカル株式会社製、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート))
b2:ジアザビシクロウンデセン(DBU)
測定結果及び評価を下記表1に示す。
一辺の長さが2mmである正方形(2mm×2mm=4mm2)で、厚さ350μm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硬化性組成物のそれぞれを、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120℃で2時間加熱して硬化性組成物を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℃)にしたボンドテスター(シリーズ4000、デイジ社製)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法(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強度〔N/4mm2〕を測定した。
自動硬化時間測定装置「まどか」(株式会社サイバー製)を用いて硬化時間を測定した。120℃に加熱されたステンレス板上に、0.30mLのサンプルを投入し、攪拌した。経時的に攪拌トルクが上昇し、0.392N・cmとなるまでの時間(秒)を測定した。撹拌条件は以下のとおりである。
・撹拌翼の自転回転数: 200rpm
・撹拌翼の公転回転数: 80rpm
・ギャップ(加熱板と攪拌翼間の距離): 0.3mm
300mLのナス型フラスコに、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン(アヅマックス株式会社製)17.0g(77.7mmol)、及び、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」)32.33g(181.3mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水14.0gに35%塩酸0.0675g(HClの量が0.65mmol,シラン化合物の合計量に対して、0.25mol%)を溶解して得られた水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで70℃に昇温して20時間撹拌した。
内容物の撹拌を継続しながら、そこに、28%アンモニア水0.0394g(NH3の量が0.65mmol)と酢酸プロピル46.1gの混合溶液を加えて反応液のpHを6.9にし、そのまま70℃で40分間撹拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機層を得た。この有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機層をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた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(A3)を得た。このものの質量平均分子量(Mw)は5,500、分子量分布は3.40であった。
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A3)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,C−F:1213cm−1
実施例1において、(A)成分の種類、(B)成分の種類、使用量(部)を、下記表2に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例13、14の硬化性組成物、比較例5の硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物の硬化物につき、接着強度の測定、及び硬化性の評価を行った。
測定結果及び評価を下記表2に示す。
また、120℃2時間で硬化した場合であっても、得られる硬化物は、接着強度は50N/4mm2以上であり、接着力に優れることがわかる。
一方、比較例1、4及び5の硬化性組成物は、硬化性評価試験において、実施例の硬化性組成物に対して、硬化性に劣っていることがわかる。
また、比較例1〜5の硬化性組成物は、120℃2時間で硬化した場合、得られる硬化物は、接着強度は50N/4mm2未満であり、接着力に劣っていることがわかる。
Claims (12)
- 下記(A)成分及び(B)成分を含む硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して、0質量部超、3質量部以下であることを特徴とする硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a)
で示されるシラン化合物重合体
(B)成分:ビスマス化合物、アルミニウム化合物及びジルコニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属化合物 - 前記(A)成分のシラン化合物重合体の質量平均分子量(Mw)が800〜50,000である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- さらに、下記(C)成分を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の硬化性組成物。
(C)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(D)成分を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の硬化性組成物。
(D)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 - さらに、希釈剤を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性組成物。
- 前記硬化性組成物の固形分濃度が、50質量%以上、100質量%未満である、請求項6に記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜7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8に記載の硬化物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性組成物を、110℃〜130℃に加熱して硬化させる硬化物の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定用接着剤として使用する方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定用封止材として使用する方法。
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