KR101722123B1 - 경화성 오가노폴리실록산 조성물 및 광반도체 장치 - Google Patents

경화성 오가노폴리실록산 조성물 및 광반도체 장치 Download PDF

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Abstract

광반도체 소자용 실란트 또는 접착제로서 사용될 수 있고, 적어도 하기 성분들을 포함하는 경화성 오가노폴리실록산 조성물이 본원에 제공된다:
(A) 평균 조성식의 (A-1) 및 평균 조성식의 성분 (A-2)을 포함하는, 알케닐-함유 오가노폴리실록산; (B) 규소-결합된 수소 원자를 함유하며, 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고 평균 분자식으로 표현되는 성분 (B-1), 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고 평균 조성식으로 표현되는 성분 (B-2), 및 필요한 경우, 평균 분자식의 성분 (B-3)을 포함하는, 오가노폴리실록산; 및 (C) 하이드로실릴화-반응 촉매. 본 발명의 조성물은 광 투과율 및 접착력이 오래 지속되는 특성, 및 비교적 낮은 경도를 지니는 경화체를 형성시킬 수 있다.

Description

경화성 오가노폴리실록산 조성물 및 광반도체 장치{CURABLE ORGANOPOLYSILOXANE COMPOSITION AND OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 경화성 오가노폴리실록산 조성물 및 상기 언급된 조성물의 경화체(cured body)로 실링되고/거나 접착된 광반도체 소자를 지니는 광반도체 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2010년 6월 29일자 출원된 일본 특허 출원 번호 제2010-147689호의 우선권을 주장하며, 본원에서는 상기 출원의 전체를 참조로 통합한다.
경화성 오가노폴리실록산 조성물은 광반도체 소자, 예컨대, 포토커플러(photocoupler), 발광 다이오드(light-emitting diode), 또는 고체 촬상 소자(solid-state image pickup element) 등을 지니는 광반도체 장치에서 광반도체 소자를 실링하고/거나 접착시키는데 사용된다. 그러한 조성물의 경화체에는 반도체 소자로부터 방출되거나 수용되는 빛을 흡수하지도 산란시키지 않는 것이 요구된다. 더구나, 광반도체 장치의 신뢰성을 개선시키기 위해서는 경화체가 변색되거나 접착 강도를 저하시키지 않는 것이 요망된다.
일본 미심사 특허 출원 공보(이하에서 "Kokai"라 일컬어짐) 제2006-342200호에는 높은 경도 및 높은 광 투과율을 지니는 경화체를 형성시킬 수 있는 경화성 오가노폴리실록산 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 그러한 조성물로부터 생성된 경화체는 광반도체 장치의 제조 또는 사용 동안 쉽게 손상되거나, 광반도체 소자 또는 그러한 소자의 패키지로부터 쉽게 박리될 수 있다.
또한, Kokai 제2007-63538호 및 Kokai 제2008-120843호에는 탁월한 내충격성을 지니는 경화체를 형성시킬 수 있는 경화성 오가노폴리실록산 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 그러한 경화체는 시간이 경과됨에 따라 황변되기 쉽기 때문에, 고온에서 장시간 사용하도록 의도된 광반도체 장치의 광반도체 소자를 실링하거나 접착시키기에 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 광투과율 및 접착성이 오래 지속되는 특성을 지니고, 비교적 낮은 경도를 지니는 경화체를 형성시킬 수 있는 경화성 오가노폴리실록산 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 탁월한 신뢰성을 갖는 광반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 경화성 오가노폴리실록산 조성물은 적어도 하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)들을 포함한다:
(A) 40 내지 70 중량%의 성분 (A-1) 및 30 내지 60 중량%의 성분 (A-2)을 포함하는, 알케닐-함유 오가노폴리실록산으로서,
상기 성분 (A-1)은 다음 평균 조성식 (R1 3 SiO1 /2)a (R1 2 SiO2 /2)b (R1 SiO3 /2)c (SiO4/2)d의 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R1은 페닐 기, 메틸 기, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기를 나타내고; 모든 R1 기의 0.1 내지 50 몰%가 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기이고; R1에 함유된 메틸 기와 페닐 기의 합의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "a", "b", "c", 및 "d"는 0≤a≤0.05, 0.9≤b≤1, 0≤c≤0.03, 0≤d≤0.03, 및 a+b+c+d = 1의 조건을 만족하는 수이고;
상기 성분 (A-2)은 다음 평균 조성식 (R2 3 SiO1 /2)e (R2 2 SiO2 /2)f (R2 SiO3 /2)g (SiO4/2)h (HO1 /2)i의 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R2은 페닐 기, 메틸 기, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기를 나타내고; 모든 R2 기의 5 내지 10 몰%가 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기이고; R2에 함유된 메틸 기와 페닐 기의 합의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "e", "f", "g", "h" 및 "i"는 0.4≤e≤0.6, 0≤f≤0.05, 0≤g≤0.05, 0.4≤h≤0.6, 0.01≤i≤0.05, 및 e+f+g+h = 1의 조건을 만족하는 수인, 알케닐-함유 오가노폴리실록산;
(B) 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 10 내지 50 중량%의 성분 (B-1), 50 내지 90 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 30 중량%의 성분 (B-3)을 포함하는, 오가노폴리실록산(성분 (B) 중의 규소-결합된 수소 원자가 성분 (A) 중의 알케닐 기의 전체 함량 1 몰 당 0.5 내지 2.0 몰 범위에 있는 양)으로서,
상기 성분 (B-1)은 0.5중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 다음 평균 분자식 R3 3 SiO (R3 2 SiO)j (R3H SiO)k SiR3 3으로 표현되는 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R3은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; R3에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "j"는 0 내지 35 범위의 수이고; "k"는 5 내지 100 범위의 수이고;
상기 성분 (B-2)은 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 다음 평균 조성식 (HR4 2 SiO1 /2)l (R4 3 SiO1 /2)m (R4 2 SiO2 /2)n (R4 SiO3 /2)o (SiO4 /2)p (R5O1 /2)q으로 표현되는 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R4은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; R4에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; R5은 수소 원자, 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알킬 기를 나타내고; "l", "m", "n", "o", "p" 및 "q"는 0.4≤l≤0.7, 0≤m≤0.2, 0≤n≤0.05, 0≤o≤0.5, 0.3≤p≤0.6, 0≤q≤0.05, 및 l+m+n+o+p = 1의 조건을 만족하는 수이고;
상기 성분 (B-3)은 다음 평균 분자식 HR6 2 SiO (R6 2 SiO)r SiR6 2H으로 표현되는 오가노폴리실록산이고, 여기서, R6은 페닐 기 또는 메틸 기이고; R6에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "r"은 10 내지 100 범위의 수인, 오가노폴리실록산; 및
(C) 조성물을 경화시키기에 충분한 양의, 하이드로실릴화-반응 촉매.
본 발명의 조성물에는 (D) 20 내지 200 m2/g의 BET 비표면적을 지니고, 성분 (A) 내지 (C)의 합의 100 중량부 당 1 내지 10 중량부의 양으로 첨가되는 흄드 실리카(fumed silica)가 추가로 제공될 수 있다.
본 발명의 조성물이 경화되는 경우, 본 발명의 조성물은 JIS K 6253에 따른 70 내지 90 범위의 A형 듀로미터(durometer) 경도를 지니고, 광반도체 소자, 특히 발광 다이오드를 실링하거나 접착시키는 제제로서 사용하기에 적합한 경화체를 형성시킨다.
본 발명의 광반도체 장치는 상기 언급된 조성물의 경화체의 사용에 의해 실링되고/거나 접착된 광반도체 소자를 지니는 것이 특징이다.
발명의 효과
본 발명의 경화성 오가노폴리실록산 조성물은 광 투과성 및 접착성이 오래 지속되는 특성을 지니고, 비교적 낮은 경도를 지니는 경화체를 형성시키는 것이 특징이다. 본 발명의 광반도체 장치는 탁월한 신뢰성을 지니는 것이 특징이다.
도 1은 본 발명의 광반도체 장치의 예로서 도시된 표면-탑재형 발광 다이오드(LED)의 단면도이다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 조성물의 주요 성분인 성분 (A)은 이하에서 기술되는 성분 (A-1) 및 (A-2)로 구성되는 알케닐-함유 오가노폴리실록산을 포함한다.
성분 (A-1)은 조성물의 취급 용이성 및 경화체의 기계적 강도를 개선시키기 위해 사용된다. 이러한 성분은 하기 평균 조성식의 오가노폴리실록산을 포함한다:
(R1 3 SiO1 /2)a (R1 2 SiO2 /2)b (R1 SiO3 /2)c (SiO4 /2)d
상기 식에서, R1은 페닐 기, 메틸 기, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기를 나타낸다. R1의 알케닐 기는 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 또는 헥세닐 기로 표현될 수 있다. 비닐 기는 반응성, 및 합성 용이성 면에서 바람직하다. 그러나, 모든 R1 기의 0.1 내지 50 몰%는 알케닐 기이다. 이는 알케닐 기의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 조성물의 경화체가 낮은 기계적 강도를 지닐 것이고, 다른 한 편으로 알케닐 기의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 무르게 될 것이기 때문이다. 더구나, R1의 메틸 기와 페닐 기의 합을 100%로 추정할 때, 90 몰% 이상은 메틸기로 구성되어야 한다. 이는 메틸기의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 조성물의 경화체가 고온에서 쉽게 변색될 수 있기 때문이다. 더구나, 상기 화학식에서, "a", "b", "c", 및 "d"는 실록산 구조 단위의 비율을 나타내고, 0≤a≤0.05, 0.9≤b≤1, 0≤c≤0.03, 0≤d≤0.03, 및 a+b+c+d = 1의 조건을 만족하는 수이다. "a"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 이러한 성분의 점도를 상당히 저하시킬 것이다. 이는 결과적으로 조성물의 취급 용이성을 저해하고, 본 발명의 성분을 휘발성으로 만들거나, 경화 동안 조성물을 중량을 감소시키고, 경화체의 경도를 저하시킬 것이다. 다른 한 편으로, "c" 및 "d"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 본 발명의 성분의 점도를 증가시킬 것이고, 조성물의 취급 용이성을 저해하거나, 경화체를 너무 무르게 만들 것이다. "b"의 값은 "a", "c", 및 "d"의 값으로부터 결정된다. 그러나, "b"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에는 조성물에 요망되는 점도 또는 경화체에 필요한 경도 또는 기계적 강도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. 성분 (A-1)은 선형, 환형, 부분적 환형, 또는 부분적 분지형 분자 구조를 지닐 수 있다. 이러한 성분은 25℃에서 액체이다. 25℃에서 이러한 성분의 점도는 3 내지 1,000,000 mPa·s, 바람직하게는 5 내지 5,000 mPa·s의 범위 내에 있어야 한다. 점도가 권장된 하한 미만인 경우에 이는 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이고, 다른 한편으로 점도가 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 조성물의 취급 용이성을 저해할 것이다.
성분 (A-1)은 하기 주어진 평균 조성식으로 나타낸 오가노폴리실록산으로 표현될 수 있고, 식에서 Vi는 비닐을 나타내고, Me는 메틸을 나타내고, Ph는 페닐을 나타낸다:
(ViMe2 SiO1 /2)0.012 (Me2 SiO2 /2)0.988
(ViMe2 SiO1 /2)0.007 (Me2 SiO2 /2)0.993
(ViMe2 SiO1 /2)0.004 (Me2 SiO2 /2)0.996
(Me3 SiO1 /2)0.007 (Me2 SiO2 /2)0.983 (MeVi SiO2 /2)0.010
(Me3 SiO1 /2)0.01 (MeVi SiO1 /2)0.01 (Me2 SiO2 /2)0.96 (Me SiO3 /2)0.02
(ViMe2 SiO1 /2)0.005 (Me2 SiO2 /2)0.895 (MePh SiO2 /2)0.100
더구나, 성분 (A-1)은 하기 주어진 평균 분자식으로 나타낸 오가노폴리실록산으로 표현될 수 있고, Vi 및 Me는 상기 정의된 바와 같다:
(MeVi SiO2 /2)3
(MeVi SiO2 /2)4
(MeVi SiO2 /2)5
성분 (A-2)은 조성물의 경화체에 경도 및 기계적 강도를 부여하기 위해 의도된 오가노폴리실록산이다. 이러한 성분은 하기 평균 조성식으로 표현된다:
(R2 3 SiO1 /2)e (R2 2 SiO2 /2)f (R2 SiO3 /2)g (SiO4 /2)h (HO1 /2)i
상기 식에서, R2은 페닐 기, 메틸 기, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기를 나타낸다. R2의 알케닐 기는 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 또는 헥세닐 기로 표현될 수 있다. 비닐 기는 반응성, 및 합성 용이성 면에서 바람직하다. 그러나, 모든 R2의 5 내지 10 몰%는 알케닐 기이다. 이는 알케닐 기의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 조성물을 경화체는 낮은 경도 및 기계적 강도를 지닐 것이고, 다른 한편으로 알케닐 기의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 경화체가 무르게 될 것이기 때문이다. 더구나, R2의 메틸 기와 페닐 기의 합을 100%로 추정할 때, 90 몰% 이상이 메틸기로 구성되어야 한다. 이는 메틸 기의 함량이 권장된 제한치보다 낮을 경우에는 조성물의 경화체가 고온에서 쉽게 변색될 수 있기 때문이다. 더구나, 상기 식에서 "e", "f", "g", "h" 및 "i"는 실록산 구조 단위와 하이드록실 기의 비율을 나타내고, 0.4≤e≤0.6, 0≤f≤0.05, 0≤g≤0.05, 0.4≤h≤0.6, 0.01≤i≤0.05, 및 e+f+g+h = 1의 조건을 만족하는 수이다. "e"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에 이는 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이고, 다른 한 편으로 "e"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 경화체에 충분한 경도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. "f"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 경화체에 충분한 경도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. "g"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이다. "h"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에는 경화체에 충분한 경도를 부여하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한 편으로 "h"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 조성물 중의 성분의 분산성을 저해할 것이고, 조성물의 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이다. 마지막으로, 조성물에 우수한 접착성을 제공하기 위해서, "i"의 값을 권장된 범위 내에서 유지시키는 것이 중요하다. "i"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에는 조성물에 요망되는 접착성을 부여하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한 편으로 "i"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 조성물 중의 이러한 성분의 분산성을 저해할 것이고, 조성물의 경화체에 요망되는 기계적 강도 및 접착성을 부여하지 않을 것이다. 성분 (A-2)은 분지형 또는 망사형 분자 구조를 지닐 수 있다. 25℃에서 이러한 성분의 점도에 대하여 특별한 제한은 없으며, 성분 (A-1)와 혼화성이라면 액체 또는 고체일 수 있다.
성분 (A-2)은 하기 주어진 평균 조성식으로 나타낸 오가노폴리실록산으로 표현될 수 있고, 식에서, Vi, Me 및 Ph는 상기 정의된 바와 같다:
(ViMe2 SiO1 /2)0.10 (Me3 SiO1 /2)0.33 (SiO4 /2)0.57 (HO1 /2)0.03
(ViMe2 SiO1 /2)0.13 (Me3 SiO1 /2)0.35 (SiO4 /2)0.52 (HO1 /2)0.02
(ViMePh SiO1 /2)0.10 (Me3 SiO1 /2)0.33 (SiO4 /2)0.57 (HO1 /2)0.03
(ViMe2 SiO1 /2)0.09 (Me3 SiO1 /2)0.31 (SiO4 /2)0.60 (HO1 /2)0.04
(ViMe2 SiO1 /2)0.10 (Me3 SiO1 /2)0.40 (SiO4 /2)0.50 (HO1 /2)0.03
성분 (A)이 40 내지 70 중량%의 성분 (A-1) 및 30 내지 60 중량%의 성분 (A-2), 바람직하게는 45 내지 65 중량%의 성분 (A-1) 및 35 내지 55 중량%의 성분 (A-2)을 함유하는 것이 권장된다. 성분 (A-1)의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 조성물의 경화체에 요망되는 경도 및 기계적 강도를 부여하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한 편으로 성분 (A-1)의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 이는 조성물의 취급 용이성을 저해하고 경화체에 취성을 부여할 것이다.
조성물이 결과적으로 매우 균일한 상태에서 제조될 수 있는 경우에는 성분 (A-1)과 성분 (A-2)을 사전혼합시키는 것이 필요하지 않다. 우수한 취급 용이성의 면에서, 성분 (A)은 25℃에서 액체이고, 100 내지 5,000,000 mPa·s, 바람직하게는 500 내지 100,000 mPa·s 범위의 점도를 지녀야 한다.
성분 (B)은 가교제로서 조성물에 사용된다. 성분 (B)은 규소-결합된 수소 원자를 지니는 오가노폴리실록산을 포함하고, 성분 (B-1), (B-2), 및 필요한 경우, 성분 (B-3)로 구성된다.
성분 (B-1)은 가교제로서 뿐만 아니라, 효율적인 계면 접착 개선제로서 작용한다. 이러한 성분은 하기 평균 분자식으로 표현되는 오가노폴리실록산을 포함한다:
R3 3 SiO (R3 2 SiO)j (R3H SiO)k SiR3 3
상기 식에서, R3은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; R3에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상은 메틸 기로 구성된다. 메틸 기의 함량이 권장된 한계치 미만인 경우에 경화체는 고온에서 쉽게 변색될 것이다. 상기 식에서, "j"는 0 내지 35 범위의 수이고; "k"는 5 내지 100 범위의 수이다. "j"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 조성물에 우수한 접착성을 제공하는 것이 불가능할 것이다. "k"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에는 조성물에 우수한 접착성을 제공하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한 편으로 "k"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 경화체는 낮은 기계적 강도로 수득될 것이다. 더구나, 규소-결합된 수소 원자의 함량은 0.5 중량% 또는 그 초과여야 한다. 규소-결합된 수소 원자의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 조성물에 우수한 접착성을 제공하는 것이 어려울 것이다. 성분 (B-1)은 25℃에서 액체이고, 3 내지 10,000 mPa·s, 바람직하게는 5 내지 5,000 mPa·s 범위의 25℃에서의 점도를 지니는 것이 권장된다. 점도가 권장된 하한 미만인 경우에 이는 경화체의 기계적 강도 및 접착 강도를 저해할 것이고, 다른 한 편으로 점도가 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 조성물의 취급 용이성을 저해할 것이다.
성분 (B-1)은 하기 주어진 평균 분자식으로 나타낸 오가노폴리실록산으로 표현될 수 있고, 식에서, Me 및 Ph는 상기 정의된 바와 같다:
Me3 SiO (MeH SiO)10 SiMe3
Me3 SiO (MeH SiO)80 SiMe3
Me3 SiO (Me2 SiO)30 (MeH SiO)30 SiMe3
PhMe2 SiO (MeH SiO)35 SiPhMe2
성분 (B-2)은 가교제로서 뿐만 아니라, 경화체의 기계적 강도, 및 응집과 접착성을 개선시키기 위한 효율적인 제제로서 작용한다. 성분 (B-2)은 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산을 포함한다:
(HR4 2 SiO1 /2)l (R4 3 SiO1 /2)m (R4 2 SiO2 /2)n (R4 SiO3 /2)o (SiO4 /2)p (R5O1 /2)q
상기 화학식에서, R4은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타낸다. R4에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상은 메틸 기로 구성된다. 메틸 기의 함량이 권장된 한계치 미만인 경우에는 고온에서 경화체를 변색시킬 수 있다. 상기 화학식에서, R5은 수소 원자, 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알킬 기를 나타낸다. R5의 1 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알킬 기는 메틸, 에틸, 및 이소프로필 기로 표현된다. 더구나, 상기 화학식에서, "l", "m", "n", "o", "p" 및 "q"는 실록산 구조 단위와 하이드록실 또는 알콕시 기의 비율을 나타내고, 0.4≤l≤0.7, 0≤m≤0.2, 0≤n≤0.05, 0≤o≤0.5, 0.3≤p≤0.6, 0≤q≤0.05; 및 l+m+n+o+p = 1의 조건을 만족하는 수이다. "l"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에는 요망되는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한 편으로 "l"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 본 발명의 성분의 분자량을 감소시킬 것이고, 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하지 않을 것이다. 더구나, "m"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 요망되는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이다. "n"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 요망되는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이다. "o"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 성분의 분산성을 저해할 것이고, 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하지 않을 것이다. "p"의 값이 권장된 하한 미만인 경우에는 요망되는 경도로 달성하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한 편으로 "p"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 조성물 중에 본 발명의 성분의 분산성을 저해할 것이고, 요망되는 기계적 강도를 얻는 것이 가능하지 않을 것이다. 마지막으로, "q"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 성분의 분자량을 저하시킬 것이고, 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하지 않을 것이다. 본 발명의 성분은 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유해야 한다. 규소-결합된 수소 원자의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. 조성물로 본 발명의 성분의 혼화성을 개선시키기 위해서, 이러한 성분은 25℃에서 액체 또는 고체여야 한다.
성분 (B-2)은 하기 주어진 평균 조성식으로 나타낸 오가노폴리실록산으로 표현될 수 있다고, 식에서, Me 및 Ph는 상기 정의된 바와 같다:
(HMe2 SiO1 /2)0.67 (SiO4 /2)0.33
(HMe2 SiO1 /2)0.50 (Me3 SiO1 /2)0.17 (SiO4 /2)0.33
(HMe2 SiO1 /2)0.65 (Ph SiO3 /2)0.05 (SiO4 /2)0.30
성분 (B-3)은 경화체의 경도를 조절하기 위해 사용되는 임의의 성분이다. 이러한 성분은 하기 평균 분자식으로 표현된 오가노폴리실록산이다:
HR6 2 SiO (R6 2 SiO)r SiR6 2H
상기 식에서, R6은 페닐 또는 메틸 기를 나타내고, R6에 함유되는 모든 기의 90% 이상은 메틸 기로 구성된다. 메틸 기의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 이는 고온에서 경화체를 변색시킬 것이다. 상기 식에서, "r"은 10 내지 100 범위의 수를 나타낸다. "r"이 권장된 하한 미만인 경우에는 경화체에 요망되는 경도를 제공하는 것이 어려울 것이고, 다른 한 편으로 "r"의 값이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 경화체가 기계적 강도를 손실할 것이다.
성분 (B-3)은 하기 평균 분자식으로 나타낸 오가노폴리실록산으로 예시될 수 있고, 식에서, Me 및 Ph는 상기 정의된 바와 같다:
HMe2 SiO (Me2 SiO)20 SiMe2H
HMe2 SiO (Me2 SiO)80 SiMe2H
HMe2 SiO (Me2 SiO)50 (MePh SiO)5 SiMe2H
성분 (B)은 10 내지 50 중량%의 성분 (B-1), 50 내지 90 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 30 중량%의 성분 (B-3), 바람직하게는 15 내지 35 중량%의 성분 (B-1), 65 내지 85 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 25 중량%의 성분 (B-3)을 함유한다. 성분 (B-1)의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이고, 다른 한 편으로 성분 (B-1)의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 이는 경화체의 접착성을 저하시킬 것이다. 성분 (B-2)의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 경화체의 접착성을 저하시킬 것이고, 다른 한 편으로 성분 (B-2)의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에 이는 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이다. 성분 (B-3)의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에는 경화체의 경도를 저하시킬 것이다. 결과적으로 수득된 최종 조성물이 높은 균일성의 상태가 가능한 경우에는 성분 (B)의 상기 언급된 성분을 사전혼합시키는 것이 필요하지 않다. 성분(B)은 25℃에서 액체이다. 우수한 취급 용이성의 면에서, 성분 (B)은 25℃에서 액체이고, 5 내지 100,000 mPa·s, 바람직하게는 10 내지 50,000 mPa·s의 점도를 지녀야 한다.
성분 (B)은 규소-결합된 수소 원자가 성분 (A) 중의 알케닐 기의 전체 함량의 1 몰 당 0.5 내지 2.0 몰, 바람직하게는 0.8 내지 1.8 몰의 범위에 있게 하는 양으로 첨가된다. 성분(B)의 함량이 권장된 하한 미만이거나, 권장된 상한을 초과하는 경우에는 조성물의 경화체에 요망되는 경도, 기계적 특징, 및 접착 특성을 부여하는 것이 불가능할 것이다.
성분 (C)은 조성물의 하이드로실릴화 반응을 촉신하기 위해 사용되는 하이드로실릴화-반응 촉매이다. 그러한 촉매는 플래티넘-기반 촉매, 플래티넘-기반 화합물 촉매, 금속성 플래티넘 촉매, 로듐-기반 촉매, 또는 팔라듐-기반 촉매로 예시될 수 있다. 성분 (A)과 (B)의 하이드로실릴화 반응의 효율적인 촉진, 그에 따라 조성물의 촉진된 경화 면에서, 플래티넘-기반 촉매를 사용하는 것이 권장된다. 그러한 촉매는 미세한 플래티넘 분말, 플래티넘 블랙, 염화백금산, 알코올-개질된 염화백금산, 염화백금산의 디올레핀 착물, 플래티넘의 올레핀 착물; 플래티넘 비스(아세토아세테이트), 플래티넘 비스(아세토아세토네이트), 또는 유사한 플래티넘-카보닐 착물; 염화백금산과 디비닐-테트라메틸 디실록산의 착물, 염화백금산과 테트라비닐-테트라메틸-사이클로테트라실란의 착물, 또는 염화백금산과 알케닐실록산의 유사한 착물; 플래티넘과 디비닐테트라메틸-디실록산의 착물, 플래티넘과 테트라비닐테트라메틸-사이클로에트라실록산의 착물, 또는 플래티넘과 알케닐실록산의 유사한 착물; 염화백금산과 아세틸렌 알코올의 착물 등으로 표현될 수 있다. 하이드로실릴화 효율성 면에서, 플래티넘과 알케닐실록산의 착물을 사용하는 것이 권장된다.
알케닐실록산은 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산; 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐 사이클로테트라실록산; 알케닐실록산(여기서, 메틸 기의 일부는 에틸 기, 페닐 기 등으로 치환됨); 또는 유사한 치환된 알케닐 실록산 올리고머; 또는 알케닐실록산 올리고머(여기서, 알케닐실록산의 비닐 기는 알릴, 헥세닐, 또는 유사한 기로 치환됨)의 화합물로 예시될 수 있다. 플래티넘-알케닐실록산 착물의 높은 안정성으로 인해, 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산을 사용하는 것이 권장된다.
더구나, 플래티넘-알케닐실록산 착물의 안정성을 추가로 개선시키기 위해서, 이들은 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3-디알릴-1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3-디비닐-1,3-디메틸-1,3-디페닐디실록산, 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라페닐디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 또는 유사한 알케닐실록산 올리고머 또는 오가노실록산 올리고머, 예컨대, 디메틸실록산 올리고머, 특히 알케닐실록산 올리고머와 조합될 수 있다.
성분 (C)가 사용되는 양은 조성물의 경화를 촉진시키는 양이라면 특별히 제한되지 않는다. 더욱 특히, 플래티넘-유형 금속 원자, 특히 이러한 성분의 플래티넘 원자의 함량이 중량 단위에 대하여 0.01 내지 500 ppm, 바람직하게는 0.01 내지 100 ppm, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 50 ppm 범위의 양으로 성분(C)에 첨가되는 것이 권장된다. 성분 (C)의 함량이 권장된 하한 미만인 경우에는 충분한 경화를 제공하는 것이 어려울 것이고, 다른 한 편으로 성분 (C)의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 경화체의 변색을 초래할 것이다.
조성물의 취급 용이성 및 접착성을 개선시키기 위해서, 20 내지 200 m2/g 범위의 BET 비표면적을 지니는 (D) 흄드 실리카가 추가로 제공될 수 있다. 이러한 성분은 성분 (A), (B), 및 (C)의 합의 100 중량부 당 1 내지 10 중량부의 양으로 사용되어야 한다. 성분 (D)가 BET 비표면적이 권장된 범위 미만 또는 초과인 양으로 사용되는 경우에 이는 취급 용이성을 저해할 것이고, 조성물의 요망되는 점도를 얻는 것이 가능하지 않을 것이다. 더구나, 성분 (D)의 함량이 권장된 상한을 초과하는 경우에 이는 광 투과성을 저해할 것이다.
가사 시간(pot life) 및 실온에서의 저장 안정성을 연장하기 위해서, 조성물에 성분 (E), 예컨대, 1-에티닐사이클로헥산-1-올, 2-메틸-3-부틴-2-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 또는 유사한 알킨 알코올; 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-디메틸-3-헥센-1-인, 또는 유사한 엔-인 화합물; 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐사이클로테트라실록산, 또는 유사한 메틸알케닐실록산 올리고머; 디메틸 비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 메틸비닐 비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 또는 유사한 알키녹시실란; 벤조트리아졸, 또는 유사한 하이드로실릴화 반응 억제제가 추가로 제공될 수 있다.
성분 (E)은 성분 (A), (B)와 (C)의 혼합 동안 조성물을 겔화시키거나 경화시키는 것을 억제하기에 충분한 양으로, 그리고 또한 조성물의 장기간 저장을 제공하기 위해 필요한 양으로 사용된다. 더욱 특히, 이러한 성분을 성분 (A), (B), 및 (C)의 합의 100 중량부 당 0.0001 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부의 양으로 첨가하는 것이 권장된다.
더욱이, 경화시키는 동안 조성물과 접촉되는 기판에 접착시키는 것을 추가로 개선시키기 위해서, 조성물은 (F) 접착 촉진제와 조합될 수 있다. 그러한 접착 촉진제는 당해 분야에 공지된 촉진제이고, 하이드로실릴화-반응 경화성 오가노폴리실록산 조성물에 첨가하기 위해 사용될 수 있다.
성분 (F)은 4 내지 20개의 규소 원자 및 선형, 분지형, 또는 환형 분자 구조를 지니고, 트리알콕시실록시 기(예컨대, 트리메톡시실록시 기 또는 트리에톡시실록시 기) 또는 트리알콕시실릴알킬 기(예컨대, 트리메톡시실릴에틸 기 또는 트리에톡시실릴에틸 기) 및 하이드로실릴 기 또는 알케닐 기(예컨대, 비닐 기 또는 아릴 기)를 함유하는 오가노실란 또는 오가노실록산 올리고머; 4 내지 20개의 규소 원자 및 선형, 분지형, 또는 환형 분자 구조를 지니고, 트리알콕시실록시 기 또는 트리알콕시실릴알킬 기 및 메타크릴옥시알킬 기(예컨대, 3-메타크릴옥시프로필 기)를 함유하는 오가노실란 또는 오가노실록산 올리고머; 4 내지 20개의 규소 원자 및 선형, 분지형, 또는 환형 분자 구조를 지니고, 트리알콕시실록시 기 또는 트리알콕시실릴알킬 기 및 에폭시-함유 알킬 기 (예컨대, 3-글리시독시프로필 기, 4-글리시독시부틸 기, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 기, 또는 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필 기를 함유하는 오가노실란 또는 오가노실록산 올리고머; 아미노알킬트리알콕시실란과 에폭시-결합된 알킬트리알콕시실란의 반응 생성물; 또는 에폭시-함유 에틸폴리실리케이트의 화합물로 예시될 수 있다. 특정 예에는 비닐트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 하이드로젠트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란과 3-아미노프로필트리에톡시실란의 반응 생성물; 실라놀 기로 캡핑된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-글리시독시프로필트리메톡시실란의 축합 반응 생성물; 실라놀 기로 캡핑된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란의 축합 반응 생성물; 및 트리스(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트의 화합물이 있다.
경화체가 상승된 온도에서 장시간에 걸쳐 사용될 때 황변 및 광 투과성에 대한 내성의 감소를 방지하는 면에서, 성분 (F)은 활성 질소 원자, 예를 들어, 아미노기를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 접착 촉진제는 바람직하게는 1 내지 500 mPa·s 범위의 25℃에서의 점도를 지니는 저점도 액체이다.
성분 (F)은 경화 특성을 저해하지 않는 양, 특히 경화체의 색 변화를 초래하지 않는 양으로 첨가되어야 한다. 더욱 특히, 성분 (F)은 성분 (A), (B)와 (C)의 합의 100 중량부 당 0.01 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량부의 양으로 첨가되어야 한다.
본 발명의 목적에 반대되지 않는 한계치 내에서, 성분 (D)에 더하여 조성물은 다른 임의의 성분, 예컨대, 실리카, 유리, 산화아연 또는 유사한 무기 충전제; 실리콘 고무 분말; 실리콘 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 또는 유사한 수지 분말; 내열제, 염료, 안료, 난연제, 용매 등을 함유할 수 있다.
취급성 면에서, 조성물은 액체이고, 10 내지 1,000,000 mPa·s 범위의 25℃에서의 점도를 지니는 것이 권장된다. 조성물이 광반도체 소자용 실란트(sealant)로서 사용되기 위해 의도된 경우에는 100 내지 10,000 mPa·s 범위의 25℃의 점도를 지녀야 하고, 광반도체 소자용 접착제로서 사용되기 위해 의도된 경우에는 1,000 내지 500,000 mPa·s 범위의 25℃에서의 점도를 지녀야 한다.
조성물은 실온에서 보유되거나 가열에 의해 경화된다. 경화를 촉진시키기 위해서, 가열에 의해 조성물을 경화시키는 것이 권장된다. 가열 온도는 50 내지 200℃ 범위에 있어야 한다.
조성물은 특히 상기 대상이 가열-냉각 사이클에 주어지는 경우에 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 은, 티탄, 티탄 합금 또는 그 밖의 금속 또는 합금; 규소 반도체, 갈륨-인-기반 반도체, 갈륨-비화물-기반 반도체, 갈륨-질화물-기반 반도체, 또는 유사한 반도체 소자; 세라믹, 유리, 극성 기를 함유하는 열경화성 수지, 및 열가소성 수지에 대하여 탁월한 접착 내구성을 제공한다.
조성물의 경화는 70 내지 90 범위의 JIS K 6253에 따른 A형 듀로미터에 의해 측정된 경도를 지니는 경화제를 생성하는 것이 권장된다. 경화체가 권장된 하한 미만의 경도를 지니는 경우에 이는 불량한 응집력 및 불충분한 강도 및 접착 능력을 지닐 것이고, 다른 한 편으로 경도가 권장된 상한을 초과하는 경우에 경화체는 무르게 될 것이고, 충분한 접착성을 제공하는 것이 불가능할 것이다.
이하는 본 발명의 광반도체 장치의 상세한 설명이다.
본 발명의 광반도체 장치는 본 발명의 조성물로부터 형성된 실링 재료의 경화체의 의해 하우징에서 실링되거나, 본 발명의 조성물로부터 형성된 접착 재료의 경화체와 하우징에 접착되는 광반도체 소자를 포함한다. 광반도체 소자는 발광 다이오드(LED), 반도체 레이저, 포토다이오드, 포토 트랜지스터, 고체-상태 촬상 소자, 또는 포토-커플러 광 이미너 또는 수신기를 포함할 수 있다. 가장 적합한 용도는 LED이다.
LED에서 광은 수직 또는 수평 방향으로 반도체로부터 방출되지만, 장치의 부품은 광을 흡수하지 않고 높은 광 투과율 또는 높은 광 반사 계수를 지니는 재료로부터 제조되는 것이 요망된다. 광 반도체 소자를 지지하는 기판은 또한 이러한 규칙으로부터 제외되지 않는다. 그러한 기판은 은, 금, 구리, 또는 또 다른 전기 전도성 금속; 알루미늄, 니켈 또는 또 다른 비전기전도성 금속; PPA (폴리프탈아미드: Polyphthalamide), LCP (액정 결정성 폴리머: Liquid Crystal Polymer), 또는 백색 안료와 혼합된 또 다른 열가소성 수지; 에폭시 수지, BT 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 또는 백색 안료와 혼합된 유사한 열경화성 수지; 알루미나, 알루미나 질화물, 또는 유사한 세라믹으로 제조될 수 있다. 본 발명의 조성물은 반도체 소자 및 기판에 대하여 우수한 접착성을 제공하기 때문에, 얻어된 광반도체 장치의 신뢰성을 개선시킨다.
본 발명의 광반도체 장치는 도 1을 참조로 하여 더욱 상세하게 기술된다. 도 1은 광반도체 장치의 전형적인 예로서 도시된 단일 표면-탑재형 LED의 단면도이다. 도 1의 LED는 폴리프탈아미드(PPA) 수지로 제조된 하우징(1) 내부에서 접착 재료(4)를 통해 다이 패드(3)에 다이-결합된 LED 칩(5)을 포함한다. 차례로, LED 칩(5)은 접착 와이어(6)에 의해 내부 납(2)에 와이어-결합되고, 하우징의 내부 벽은 실링 재료(7)로 실링된다. 본 발명의 LED에서, 접착 재료(4) 및/또는 실링 재료(7)를 형성시키기 위해 사용되는 조성물은 본 발명의 경화성 오가노폴리실록산 조성물이다.
실시예
본 발명의 경화성 오가노폴리실록산 조성물 및 본 발명의 광반도체 장치는 적용예 및 비교예를 참조로 하여 더욱 상세하게 추가로 예시될 것이다. 이러한 적용예 및 비교예에서, 점도 값은 25℃에 상응한다.
적용예 및 비교예에 나타낸 경화성 오가노폴리실록산의 제조를 위해 사용된 성분의 화학식이 이하에 기재되고, 식에서 Vi는 비닐 기를 나타내고, Me는 메틸 기를 나타내고, Ph는 페닐 기를 나타내고; Vi%는 모든 유기 기에서 비닐 기의 백분율(몰%)을 나타내고, Me%는 메틸기와 페닐기의 합에서 메틸 기의 백분율(몰%)을 나타낸다. 더구나, 표에서, SiH/Vi 비율은 조성물에 함유된 성분 (a-1) 내지 (a-9) 중의 비닐 기 합의 1 몰에 대한 성분 (b-1) 내지 (b-6) 중의 규소-결합된 수소 원자의 총 갯수의 비율이다.
성분 (a-1): 60 mPa·s의 점도를 지니고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 2.06 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.042 (Me2 SiO2 /2)0.958
성분 (a-2): 550 mPa·s의 점도를 지니고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 0.60 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.012 (Me2SiO2 /2)0.988
성분 (a-3): 4 mPa·s의 점도를 지니고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 50 몰%; Me% = 100 몰%):
(MeVi SiO2 /2)4
성분 (a-4): 25℃에서 고체이고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 5.8 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.09 (Me3 SiO1 /2)0.43 (SiO4 /2)0.48 (HO1 /2)0.03
성분 (a-5): 25℃에서 고체이고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 6.1 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.10 (Me3 SiO1 /2)0.45 (SiO4 /2)0.45 (HO1 /2)0.02
성분 (a-6): 25℃에서 고체이고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 5.8 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.09 (Me3 SiO1 /2)0.43 (SiO4 /2)0.48 (HO1 /2)0.005
성분 (a-7): 25℃에서 고체이고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 6.4 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.10 (Me3 SiO1 /2)0.42 (SiO4 /2)0.48 (HO1 /2)0.07
성분 (a-8): 25℃에서 고체이고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 8.5 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.17 (Me3 SiO1 /2)0.50 (SiO4 /2)0.33 (HO1 /2)0.04
성분 (a-9): 500 mPa·s의 25℃에서의 점도를 지니고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Vi% = 4.8 몰%; Me% = 100 몰%):
(Me2Vi SiO1 /2)0.05 (Me3 SiO1 /2)0.30 (SiO4 /2)0.65 (HO1 /2)0.03
성분 (b-1): 10 mPa·s의 점도를 지니고, 1.3 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 분자식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Me% = 100 몰%):
Me3 SiO (MeH SiO)10 SiMe3
성분 (b-2): 200 mPa·s의 점도를 지니고, 0.72 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 분자식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Me% = 100 몰%):
Me3 SiO (Me2 SiO)30 (MeH SiO)30 SiMe3
성분 (b-3): 200 mPa·s의 점도를 지니고, 0.34 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 분자식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Me% = 100 몰%):
Me3 SiO (Me2 SiO)45 (MeH SiO)15 SiMe3
성분 (b-4): 120 mPa·s의 점도를 지니고, 1.03 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Me% = 100 몰%):
(HMe2 SiO1 /2)0.67 (SiO4 /2)0.33
성분 (b-5): 130 mPa·s의 점도를 지니고, 0.74 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Me% = 100 몰%):
(HMe2 SiO1 /2)0.50 (Me3 SiO1 /2)0.17 (SiO4 /2)0.33
성분 (b-6): 200 mPa·s의 점도를 지니고, 0.65 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 조성식으로 표현되는 오가노폴리실록산 (Me% = 75 몰%):
(HMe2 SiO1 /2)0.60 (PhSiO3 /2)0.40
성분 (c): 플래티넘과 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 착물의 1.3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 용액(약 4 중량%의 금속성 플래티넘을 함유함)
성분 (d-1): 115 내지 165 m2/g 범위의 BET 비표면적을 지니고, 헥사메틸디실라잔으로 표면 처리에 의해 소수성화 되는 흄드 실리카(RX200, Nippon Aerosil Co., Ltd. 제품)
성분 (d-2): 30 내지 50 m2/g 범위의 BET 표면적을 지니고, 헥사메틸디실라잔으로 표면 처리에 의해 소수성화되는 흄드 실리카(NAX50, Nippon Aerosil Co., Ltd. 제품)
성분 (e): 1-에티닐사이클로헥산-1-올
성분 (f): 30 mPa·s의 점도를 지니는, 분자 양말단이 실라놀 기로 캡핑된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-글리시독시프로필트리메톡시실란의 축합 반응 생성물.
경화성 오가노폴리실록산 조성물의 점도뿐만 아니라 적용예 및 비교예에서 언급된 경화체의 경도, 광 투과율, 및 접착 강도를 이하에서 기술되는 방법에 의해 측정하였다.
[경화성 오가노폴리실록산 조성물의 점도]
경화성 오가노폴리실록산 조성물의 제조 후에 상기 특징들을 점도계(AR-550, TA Instrument Co., Ltd. 제품)에 의해, 그리고 10 (1/s)의 전단 속도에서 20 mm 직경의 2°원추 평판을 사용함으로써 30분 내에 측정하였다.
[경화체의 경도]
오가노폴리실록산을 150℃에서 1시간 동안 프레스 성형에 의해 경화된 시트-유사체 내에 형성시키고, 이후 JIS K 6253에 따른 A형 듀로미터로 경도를 측정하는데 사용하였다.
또한, 시트-유사 경화체를 150℃의 오븐에서 1,000 시간 동안 정치시킨 후, 내열성 시험 후 경도를 상기 언급된 방법과 동일한 방법에 의해 측정하였다.
[경화체의 광-투과성]
경화성 오가노폴리실록산 조성물을 두 개의 유리판 사이에 삽입하고, 150℃에서 1시간 동안 고정시킴으로써 경화시켰다. 얻어진 경화체의 광-투과성을 25℃에서 가시광의 어떠한 파장(400 nm 내지 700 nm의 파장 범위)에서 측정할 수 있는 자가 기록 분광 광도계(광학 거리: 0.1 cm)에 의해 측정하였다. 유리와 조성물의 광 투과율로부터 유리의 광 투과율을 뺌으로써 경화체의 광 투과율을 결정하였다. 450 nm 파장에서 얻어진 광 투과율은 표 1에 기재되어 있다.
또한, 상기 언급된 경화체를 150℃의 오븐에서 1,000 시간 동안 정치시킨 후, 내열성 시험 후 광 투과율을 상기 언급된 방법과 동일한 방법에 의해 측정하였다.
[경화체의 접착 강도]
폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조된 스페이서(spacer)(폭: 10 mm; 길이: 20 mm; 두께: 1 mm)를 두 개의 은-도금된 강판(폭: 25 mm; 길이: 50 mm; 두께: 1 mm) 사이에 삽입하였다. 판 사이의 갭을 경화성 오가노폴리실록산 조성물로 채우고, 판을 함께 클립으로 고정시키고, 조성물을 150℃의 열풍 순환식 오븐(hot-air-circulation type oven)에서 1시간 동안 유닛을 정치시킴으로써 경화시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, 클립과 스페이서를 제거하고, 인장 시험 기계에서 얻어진 시료를 서로 반대의 수평 방향으로 신장시킴으로써 경화체의 접착 강도를 측정하였다.
또한, 상기 언급된 시료를 150℃의 오븐에서 1000 시간 동안 정치시킨 후, 내열성 시험 후 접착 강도를 상기 언급된 방법과 동일한 방법으로 측정하였다.
[적용예 1 내지 4, 비교예 1 내지 6]
표 1에 기재된 성분 비율로 경화성 오가노폴리실록산 조성물을 제조하였다. 표 1에 또한 상기 기재된 바와 같이 측정된 경화체의 특성이 기재되어 있다.
Figure 112012103886711-pct00001
[적용예 5 내지 8, 비교예 7 내지 12]
표 2에 기재된 성분 비율로 경화성 오가노폴리실록산 조성물을 제조하였다. 표 2에 또한 상기 기재된 바와 같이 측정된 경화체의 특성이 기재되어 있다.
Figure 112012103886711-pct00002
산업상 이용가능성
본 발명의 경화성 오가노폴리실록산 조성물은 LED, 반도체 레이저, 포토다이오드, 포토 트랜지스터, 고체-상태 촬상 소자, 포토-커플러 광 이미터 및 수신기 등의 광반도체 소자용 실란트 및 접착제로서 사용될 수 있다. 본 발명의 광반도체 장치는 광학 장치, 광학 기기, 점등 장치, 조명 장치, 또는 유사한 광반도체 장치로서 사용될 수 있다.
설명에 사용된 참조 부호
1 폴리프탈아미드 수지로 제조된 하우징
2 내부 납
3 다이 패드
4 접착 재료
5 LED 칩
6 접착 와이어
7 실링 재료

Claims (6)

  1. 적어도 하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)들을 포함하는 경화성 오가노폴리실록산 조성물:
    (A) 40 내지 70 중량%의 성분 (A-1) 및 30 내지 60 중량%의 성분 (A-2)을 포함하는, 알케닐-함유 오가노폴리실록산으로서,
    상기 성분 (A-1)은 다음 평균 조성식 (R1 3 SiO1/2)a (R1 2 SiO2/2)b (R1 SiO3/2)c (SiO4/2)d의 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R1은 페닐 기, 메틸 기, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기를 나타내고; 모든 R1 기의 0.1 내지 50 몰%가 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기이고; R1에 함유된 메틸 기와 페닐 기의 합의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "a", "b", "c", 및 "d"는 0≤a≤0.05, 0.9≤b≤1, 0≤c≤0.03, 0≤d≤0.03, 및 a+b+c+d = 1의 조건을 만족하는 수이고;
    상기 성분 (A-2)은 다음 평균 조성식 (R2 3 SiO1/2)e (R2 2 SiO2/2)f (R2 SiO3/2)g (SiO4/2)h (HO1/2)i의 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R2은 페닐 기, 메틸 기, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기를 나타내고; 모든 R2 기의 5 내지 10 몰%가 2 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알케닐 기이고; R2에 함유된 메틸 기와 페닐 기의 합의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "e", "f", "g", "h" 및 "i"는 0.4≤e≤0.6, 0≤f≤0.05, 0≤g≤0.05, 0.4≤h≤0.6, 0.01≤i≤0.05, 및 e+f+g+h = 1의 조건을 만족하는 수인, 알케닐-함유 오가노폴리실록산;
    (B) 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 10 내지 50 중량%의 성분 (B-1), 50 내지 90 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 30 중량%의 성분 (B-3)을 포함하는, 오가노폴리실록산으로서,
    성분 (B) 중의 규소-결합된 수소 원자가 성분 (A) 중의 알케닐 기의 전체 함량 1 몰 당 0.5 내지 2.0 몰 범위에 있는 양으로 존재하고,
    상기 성분 (B-1)은 0.5중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 다음 평균 분자식 R3 3 SiO (R3 2 SiO)j (R3H SiO)k SiR3 3으로 표현되는 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R3은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; R3에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "j"는 0 내지 35 범위의 수이고; "k"는 5 내지 100 범위의 수이고;
    상기 성분 (B-2)은 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 다음 평균 조성식 (HR4 2 SiO1/2)l (R4 3 SiO1/2)m (R4 2 SiO2/2)n (R4 SiO3/2)o (SiO4/2)p (R5O1/2)q으로 표현되는 오가노폴리실록산을 포함하고, 여기서, R4은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; R4에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; R5은 수소 원자, 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 지니는 알킬 기를 나타내고; "l", "m", "n", "o", "p" 및 "q"는 0.4≤l≤0.7, 0≤m≤0.2, 0≤n≤0.05, 0≤o≤0.5, 0.3≤p≤0.6, 0≤q≤0.05, 및 l+m+n+o+p = 1의 조건을 만족하는 수이고;
    상기 성분 (B-3)은 다음 평균 분자식 HR6 2 SiO (R6 2 SiO)r SiR6 2H으로 표현되는 오가노폴리실록산이고, 여기서, R6은 페닐 기 또는 메틸 기이고; R6에 함유된 모든 기의 90 몰% 또는 그 이상이 메틸 기로 구성되고; "r"은 10 내지 100 범위의 수인, 오가노폴리실록산; 및
    (C) 하이드로실릴화-반응 촉매.
  2. 제 1항에 있어서, (D) 20 내지 200 m2/g의 BET 비표면적을 지니고, 성분 (A) 내지 (C)의 합의 100 중량부 당 1 내지 10 중량부의 양으로 첨가되는 흄드 실리카(fumed silica)를 추가로 포함하는, 경화성 오가노폴리실록산 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 조성물의 경화가 JIS K 6253에 따른 70 내지 90 범위의 A형 듀로미터(durometer) 경도를 지니는 경화체(cured body)를 형성시키는, 경화성 오가노폴리실록산 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 광반도체 소자용 실란트(sealant) 또는 접착제를 포함하는, 경화성 오가노폴리실록산 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 광반도체 소자가 발광 다이오드인, 경화성 오가노폴리실록산 조성물.
  6. 광반도체 소자가 제 1항의 경화성 오가노폴리실록산 조성물의 경화체의 사용에 의해 실링되거나, 접착되거나 또는 실링되고 접착되는, 광반도체 장치.

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