KR101767085B1 - 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물, 봉지재, 및 전자 소자 - Google Patents

경화형 오르가노 폴리실록산 조성물, 봉지재, 및 전자 소자 Download PDF

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Abstract

하기 화학식 1로 표시되고 수평균 분자량이 4000 미만인 화합물(a), 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b), 및 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물, 상기 조성물을 경화하여 얻은 봉지재, 및 상기 봉지재를 포함하는 전자소자가 제공된다:
(화학식 1)
Figure 112014093679823-pat00021

상기 화학식 1의 각 치환기의 정의는 명세서에 기재된 바와 같다.

Description

경화형 오르가노 폴리실록산 조성물, 봉지재, 및 전자 소자{CURABLE ORGANO POLYSILOXANE COMPOSITION, ENCAPSULANT, AND ELECTRONIC DEVICE}
경화형 오르가노 폴리실록산 조성물, 봉지재, 및 상기 봉지재를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode, LED), 유기 발광 장치(organic light emitting diode device, OLED device) 및 광 루미네선스 소자(photoluminescence device, PL device) 등의 발광 소자는 가정용 가전 제품, 조명 장치, 표시 장치 및 각종 자동화 기기 등의 다양한 분야에서 응용되고 있다.
이들 발광 소자는 발광부에서 청색, 적색 및 녹색과 같은 발광 물질의 고유의 색을 표시할 수 있으며, 서로 다른 색을 표시하는 발광부를 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
이러한 발광 소자는 일반적으로 패키징(packaging) 또는 밀봉(encapsulation)된 구조의 봉지재(encapsulant)를 포함한다.   상기 봉지재는 외부의 가스 및 수분으로부터 발광 소자를 보호하고 상기 발광 소자로부터 방출되는 다양한 파장대의 빛을 외부로 통과시킬 수 있다.
이에 따라 가스 및 수분을 효과적으로 차단하고 변색을 방지하는 것이 중요하다.
일 구현예는 고온 특성, 기계적 물성, 및 내열성이 개선되고, 가스 및 수분 차단성이 향상된 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 조성물을 경화하여 얻은 봉지재를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 봉지재를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되고 수평균 분자량이 4000 미만인 화합물(a), 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b), 및 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물이 제공된다:
(화학식 1)
Figure 112014093679823-pat00001
상기 화학식 1에서,
A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C21 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R1 내지 R8는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C21의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R1 내지 R8 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
m은 0 내지 5 의 정수 중 하나이고,
n은 1 내지 10의 정수 중 하나이다.
상기 A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
상기 m은 0 내지 2의 정수 중 하나일 수 있고, 상기 n은 1 내지 3의 정수 중 하나일 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물(a)은 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
(화학식 2)
Figure 112014093679823-pat00002
(화학식 3)
Figure 112014093679823-pat00003
(화학식 4)
Figure 112014093679823-pat00004
상기 화학식 2 내지 4에서,
Ra 내지 Rf 는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
상기 Ra 내지 Rc 중 적어도 하나 및 Re 내지 Rf 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기이고,
k는 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
o 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수 중 하나이고, 그리고
s 는 1 내지 3의 정수 중 하나이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 조성물 전체 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 포함될 수 있다.
상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
(화학식 5)
(R9 R10R11SiO1 /2)M1(R12R13SiO2 /2)D1(R14SiO3 /2)T1(SiO3 /2-Y1-SiO3 /2)T2(SiO4 /2)Q1
상기 화학식 5에서, R9 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R9 내지 R14 중 2 이상은 수소이며,
Y1 은 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
0<M1<1, 0≤D1<1, 0≤T1<1, 0≤T2<1, 0≤Q1<1이고,
M1+D1+T1+T2+Q1=1 이다.
상기 화학식 5의 R9 내지 R14 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기일 수 있다.
상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)은 상기 조성물 전체 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 49 중량% 포함될 수 있다.
상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
(화학식 6)
(R15R16R17SiO1 /2)M2(R18R19SiO2 /2)D2(R20SiO3 /2)T3(SiO3 /2-Y2-SiO3 /2)T4(SiO4 /2)Q2
상기 화학식 6에서,
R15 내지 R20 은 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R15 내지 R20 은 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
Y2 는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
0<M2<1, 0≤D2<1, 0<T3<1, 0≤T4<1, 0≤Q2<1이고,
M2+D2+T3+T4+Q2=1이다.
상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)은 조성물 전체의 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 89 중량% 포함될 수 있다.
상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)은 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다:
(화학식 7)
(R21R22R23SiO1 /2)M3(R24R25SiO2 /2)D3(R26SiO3 /2)T5(SiO3 /2-Y3-SiO3 /2)T6(SiO4 /2)Q3
상기 화학식 7에서,
R21 내지 R26 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R21 내지 R26 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
Y3 는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
0<M3<1, 0<D3<1, 0≤T5<1, 0≤T6<1, 0≤Q3<1이고,
M3+D3+T5+T6+Q3=1이다.
상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 상기 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 포함될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 조성물을 경화하여 얻은 봉지재를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 봉지재를 포함하는 전자 소자를 제공한다.
상기 구현예에 따른 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물은, 기계적 물성, 내열성, 및 고온 특성이 개선되고, 가스 및 수분 차단성이 우수한 봉지재를 제공할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 발광 다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3 개 함유한 것을 의미한다.
이하, 일 구현예에 따른 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되고 수평균 분자량이 4,000 미만인 화합물(a), 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b), 및 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물이 제공된다:
(화학식 1)
Figure 112014093679823-pat00005
상기 화학식 1에서,
A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C21 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R1 내지 R8는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R1 내지 R8 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
m은 0 내지 5 의 정수 중 하나이고,
n은 1 내지 10의 정수 중 하나이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물은, 조성물 내에 단순한 실록산 반복단위가 아닌, 주쇄에 실리콘과 탄소의 결합 부위를 포함하는 화합물을 포함함으로써, 기계적 물성 및 열충격에 대한 내성이 향상되고 가스 및 수분에 대한 차단성도 우수해지는 효과를 갖는다.
구체적으로, 화학식 1로 표시되는 화합물(a)을 함유하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물은 다양한 유기 수지 기재 대비 우수한 경도를 갖고 밀한(dense) 구조를 형성할 수 있어서, 기존의 실록산 조성물보다 낮은 수분 및 가스 투과도와 우수한 기계적 물성을 나타낸다. 상기 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물은 LED 등 발광 소자를 밀봉하는 봉지재로 사용될 수 있으며, 이때 낮은 수분 및 가스 투과도는 장시간의 외부 노출에 따른 LED의 광특성 저감 문제를 해결할 수 있다. 또한, 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 일반 경화제 보다 높은 함량의 페닐기를 치환할 수 있는 구조로 되어, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)을 포함하는 상기 구현예에 따른 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물을 포함하는 봉지재는 높은 굴절률 및 높은 광투과율을 갖는 경화물을 형성하기에 적합하다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물은 밀한 구조를 가져 높은 경도와 낮은 가스 투과율을 가지며, 동시에 접착력이 증가될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)을 포함하는 경우, 동등한 경도를 유지하면서도 고온에서 낮은 모듈러스를 나타내어 낮은 열팽창계수를 가지며, 그에 따라 고온 경화시 크랙이나 박리 생성이 줄어 고온 열충격성이 개선된다.
전술한 바와 같이, 봉지재는 외부의 공기나 수분, 오염 인자, 특히, 황 화합물 등으로부터 LED 칩 및 형광체를 보호하고, 그로부터 발생되는 다양한 파장대의 빛을 외부로 방출하는 특성을 갖는 물질이다. 일반적으로, 금속을 포함하는 광학 부품이 외부 오염 인자에 노출되면 대부분의 경우 외부 오염 인자가 봉지재를 통해 침투되고, 이로써 금속 물질이 부식되어 변색함으로써 광학 부품의 휘도 및 광투과도가 감소된다. 봉지재가 광학 부품을 보호하기 위해서는 기본적으로 물리적인 경도를 가지고 있어야 외부 충격 등으로부터의 일차적인 보호가 가능하며, 이러한 경도의 향상 및 막 밀도의 향상은, 부가적으로 봉지재의 수분 및 가스 차단에도 관여하여 봉지재의 주요 물성인 신뢰도(내변색 및 내화학성) 향상에 기여하게 된다.
기존의 경화형 오르가노 실리콘 봉지재는 접착력 및 막 밀도를 향상시키기 위해 T 구조(branch 형)의 오르가노 실리콘 조성물의 함량을 조절하여 왔으나, 이런 방법은 봉지재 점도의 상승을 유도하여 혼합 및 경화 공정성의 문제로 작용하게 된다.
기존의 하이드로실릴화 경화성 실리콘 봉지재는 T 구조를 갖는 오르가노 실리콘을 추가하여 열을 이용한 경화 과정을 통해 경도를 상승시키고, 이는 T 구조의 함량에 의해 결정되어 왔다. 하지만, 단순히 T 구조의 함량을 높이게 되면 열팽창계수(CTE: Coefficient of Thermal Expansion)가 증가하게 되고, 이로 인해 경화 공정을 겪으면서 봉지재 내에 다수의 크랙이 생기게 되는 단점과, 그렇게 향상시킨 경도의 변화폭 대비 수분 및 가스 차단 효과는 적은 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라, T 구조 오르가노 실리콘 조성물은 점도가 높아 혼합 공정 요구 시간의 상승 및 도포 공정시 고압을 요하는 공정성의 문제가 발생하게 된다.
상기 구현예에 따른 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물의 경우, 조성물 내 T 구조 오르가노 실리콘 화합물의 함량을 변화시키지 않아도 다양한 경도의 결과물을 얻을 수 있으며, 동시에 수분 및 가스 투과 저감 효과 또한 향상시킬 수 있다. 또한 기존의 실록산 화합물과 다른 실리콘-탄소 반복단위를 도입함으로써, 고온 모듈러스의 감소로 인한 봉지재의 기계적 물성을 향상시켜 고온에서의 열 충격성을 개선한 효과를 갖는다.
상기 언급한 외부 오염인자에 의한 신뢰도의 관점에서, 본 발명자들은 페닐 그룹을 포함하는 매우 투명한 경화형 오르가노 폴리실록산 수지의 내변색성 및 내화학성 원인에 대한 연구를 수행한 결과, 우수한 표면 특성 및 낮은 침투 성능을 부여하는 상기 구현예에 따른 조성물을 발견하였다. 또한, 이러한 조성물을 이용하여 봉지재를 제조한 경우, 오염 인자 노출 조건에서의 반복적인 동작 시험에서도 봉지재의 변색이 일어나지 않고, 따라서 LED 패키지의 휘도 저감이 적은 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물을 제공할 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르렀다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 2 이상의 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하며, 따라서 상기 조성물 내 상기 2 이상의 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 화합물(b)과 수소규소화 반응을 할 수 있다. 또한, 상기 조성물에는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a) 외에, 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)이 포함되며, 따라서 이 실록산 화합물(c) 역시 상기 2 이상의 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 화합물(c)과 수소규소화 반응을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 봉지재 조성물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)과, 상기 규소-결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)이 상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)과 함께 분자량이 크고 치밀한 폴리실록산 구조를 형성함으로써, 외부로부터의 수분과 가스로부터 발광소자를 보호할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 수평균 분자량 약 4000 미만, 예를 들어, 약 3000 이하, 예를 들어, 약 2000 이하, 예를 들어, 약 1500 이하, 예를 들어, 약 1,000 이하, 예를 들어, 약 900 이하, 예를 들어, 약 800 이하, 예를 들어, 약 700 이하, 예를 들어, 약 600 이하, 예를 들어, 약 500 이하의 화합물일 수 있고, 상기 수평균 분자량 범위는 이들에 제한되지 않는다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 상기 조성물 내에서 상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 갖는 실록산 화합물(c) 및 상기 규소 결합 수소(Si-H)를 갖는 실록산 화합물(b)이 규소수소화 반응을 할 때 사이 사이에서 수소화규소 반응을 하며, 그에 따라 제조되는 오르가노 폴리실록산 중합체 내에 고르게 분포하는 경향을 보인다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a) 내 규소-탄소 결합 부위가 제조되는 오르가노 폴리실록산 중합체 내에 고르게 분포하는 효과를 가지며, 그 결과, 상기 오르가노 폴리실록산 중합체는 경화 시 높은 경도를 가지면서도 상대적으로 낮은 고온 모듈러스 값을 가지게 된다.
일 실시예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a) 내 실록산 구조 단위의 수, 즉, m은 5를 넘지 않고, 예를 들어 3 이하, 예를 들어, 0 내지 2 의 정수 중 하나일 수 있다.
또한, 상기 범위 내에서 적절한 수평균 분자량 범위를 갖기 위하여, 화학식 1 중 A로 표시한 구조 단위의 수는 10을 넘지 않고, 예를 들어, 5 이하, 예를 들어, 3 이하, 예를 들어, 1 내지 3 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학식 1의 A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 방법을 사용하여 당업자가 용이하게 제조할 수 있다. 예를 들어, 할로겐비닐실란과 디할로겐실록산, 및 디할로겐화 탄소 화합물을 사용하여 그리냐드(Grignard) 반응을 통해 제조할 수 있다.
또는, 상기 화학식 1의 A에 해당하는 부분으로서 두 개의 탄소-탄소 이중결합을 가지는 화합물을 실란 화합물과 수소규소화 반응시킨 후, 예컨대 디클로로알킬실록산 또는 디클로로아릴실록산 등의 화합물과 친핵성 치환반응 시킴으로써 상기 화학식 1의 화합물(a)을 얻을 수도 있다.
또는, 두 개의 규소 사이에 A에 해당하는 부분을 가지는 화합물을 실란 화합물과 친책성 치환반응시켜 얻을 수도 있다.
일 실시예로서, 상기 화학식 1의 화합물(a)은 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
(화학식 2)
Figure 112014093679823-pat00006
상기 화학식 2에서,
Ra 내지 Rf 는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
상기 Ra 내지 Rc 중 적어도 하나 및 Re 내지 Rf 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기이고,
k는 1 내지 3의 정수 중 하나이다.
(화학식 3)
Figure 112014093679823-pat00007
상기 화학식 3에서,
Ra 내지 Rf 는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
상기 Ra 내지 Rc 중 적어도 하나 및 Re 내지 Rf 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기이고,
o 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수 중 하나이다.
(화학식 4)
Figure 112014093679823-pat00008
상기 화학식 4에서,
Ra 내지 Rf 는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
상기 Ra 내지 Rc 중 적어도 하나 및 Re 내지 Rf 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기이고,
s 는 1 내지 3의 정수 중 하나이다.
상기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 화합물들은 당해 기술 분야에서 공지된 그리냐드(Grignard) 반응 방법 등으로 용이하게 제조할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량% 포함될 수 있고, 예를 들어, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 8 중량%, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 5 중량%, 예를 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량% 포함될 수 있다.
상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)은 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
(화학식 5)
(R9 R10R11SiO1 /2)M1(R12R13SiO2 /2)D1(R14SiO3 /2)T1(SiO3 /2-Y1-SiO3 /2)T2(SiO4 /2)Q1
상기 화학식 5에서, R9 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R9 내지 R14 중 2 이상은 수소이며,
Y1 은 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
0<M1<1, 0≤D1<1, 0≤T1<1, 0≤T2<1, 0≤Q1<1이고,
M1+D1+T1+T2+Q1=1 이다.
상기 화학식 5로 표시되는 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물은 상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 가지는 실록산 화합물(c)과 수소규소화 반응할 수 있다.
상기 화학식 5로 표시되는 실록산 화합물은, 예컨대 R9R10R11SiZ1로 표현되는 모노머와 R12R13SiZ2Z3으로 표현되는 모노머, R14SiZ4Z5Z6으로 표현되는 모노머, Z7Z8Z9Si-Y1-SiZ10Z11Z12으로 표현되는 모노머, 및 SiZ13Z14Z15Z16으로 표현되는 모노머에서 선택된 적어도 하나를 가수분해 및 축중합하여 얻을 수 있다. 여기서 R9 내지 R14의 정의는 전술한 바와 같고, Z1 내지 Z16은, 각각 독립적으로, C1 내지 C6 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이다.
상기 R9 내지 R14 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 실록산 화합물을 포함하는 봉지재의 굴절률을 높여 광학적 특성을 확보할 수 있다.
상기 화학식 5로 표시되는 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물은 1 종 또는 2 종 이상이 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학식 5로 표시되는 실록산 화합물은 상기 T1, T2, 및 Q1이 0인 실록산 화합물의 혼합물일 수 있다.
상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)은 조성물 전체 중량을 기준으로 약 10 중량% 내지 약 49 중량%, 예를 들어 약 15 중량% 내지 약 40 중량%, 예를 들어, 약 15 중량% 내지 약 30 중량%, 예를 들어, 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 포함될 수 있다.
상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
(화학식 6)
(R15R16R17SiO1 /2)M2(R18R19SiO2 /2)D2(R20SiO3 /2)T3(SiO3 /2-Y2-SiO3 /2)T4(SiO4 /2)Q2
상기 화학식 6에서,
R15 내지 R20 은 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R15 내지 R20 은 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
Y2 는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
0<M2<1, 0≤D2<1, 0<T3<1, 0≤T4<1, 0≤Q2<1이고,
M2+D2+T3+T4+Q2=1이다.
상기 화학식 6으로 표시되는 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물은 상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)과 수소규소화 반응할 수 있다.
상기 화학식 6으로 표시한 바와 같이, 상기 실록산 화합물은 0<T3<1 인 T 구조의 실록산 구조 단위를 포함하는 화합물이다. 즉, 상기 구현예에 따른 조성물은, 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 가지는 화합물로서 T 구조 실록산의 구조 단위를 포함하는 화합물을 포함함으로써, 기존의 T 구조 실록산을 포함하는 봉지재 조성물의 밀한 구조 및 그에 따른 높은 물리적 경도를 유지하는 효과를 가질 수 있다. 이와 같이 T 구조 실록산 화합물을 포함하면서도, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 상기 구현예에 따른 조성물은 낮은 열팽창계수 및 낮은 고온 모듈러스 값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학식 6의 D2, T4, 및 Q2가 모두 0 일 수 있다.
상기 화학식 6으로 표시되는 실록산 화합물은, 예컨대 R15R16R17SiZ17로 표현되는 모노머와 R18R19SiZ18Z19으로 표현되는 모노머, R20SiZ20Z21Z22으로 표현되는 모노머, Z23Z24Z25Si-Y2-SiZ26Z27Z28으로 표현되는 모노머, 및 SiZ29Z20Z21Z32으로 표현되는 모노머에서 선택된 적어도 하나를 가수분해 및 축중합하여 얻을 수 있다. 여기서 R15 내지 R20의 정의는 전술한 바와 같고, Z17 내지 Z32는, 각각 독립적으로, C1 내지 C6 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이다.
상기 R15 내지 R20 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 실록산 화합물을 포함하는 봉지재의 굴절률을 높여 광학적 특성을 확보할 수 있다.
상기 화학식 6으로 표시되는 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물은 1 종 또는 2 종 이상이 함께 사용될 수 있다.
상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 89 중량%, 예를 들어, 약 60 중량% 내지 약 80 중량%, 예를 들어 약 70 중량% 내지 약 75 중량% 범위로 포함될 수 있다.
즉, 상기 T 구조 실록산으로 표시될 수 있는 상기 화학식 6의 실록산 화합물은 상기 구현예에 따른 조성물 내 실록산 구조를 형성하는 주 화합물로서 가장 많은 함량으로 포함될 수 있고, 이 화합물은 상기 화학식 5로 표시한 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물과 규소수소화 반응을 통해 밀한 구조의 오르가노 폴리실록산 중합체를 형성한다. 여기서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)이 상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하는 실록산 화합물(b)과 규소수소화 반응을 수행하면서, 상기 화학식 6으로 표시되는 실록산 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 실록산 화합물로 이루어지는 중합체 사이 사이에 분산되어 결합하게 된다. 이에 따라, 상기 조성물은 기존의 T 구조 실록산 화합물만 포함하여 제조되는 오르가노 폴리실록산 중합체에 비해 동등한 물리적 경도를 유지하면서도 낮은 고온 모듈러스 및 낮은 열팽창계수를 나타내는 개선된 기계적 물성 및 고온 특성을 가지는 오르가노 폴리실록산 중합체를 형성할 수 있다.
상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물(c)은 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다:
(화학식 7)
(R21R22R23SiO1 /2)M3(R24R25SiO2 /2)D3(R26SiO3 /2)T5(SiO3 /2-Y3-SiO3 /2)T6(SiO4 /2)Q3
상기 화학식 7에서,
R21 내지 R26 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
R21 내지 R26 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
Y3 는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
0<M3<1, 0<D3<1, 0≤T5<1, 0≤T6<1, 0≤Q3<1이고,
M3+D3+T5+T6+Q3=1이다.
상기 화학식 7로 표시되는 화합물은, 상기 기재한 바와 같이, 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 가지는 실록산 화합물로서, 상기 규소 결합 수소(Si-H)를 가지는 실록산 화합물(b)과 수소규소화 반응할 수 있다.
상기 화학식 7에서, T5, T6, 및 Q3는 모두 0일 수 있고, 이 때 화학식 7로 표시되는 화합물은 D 구조, 즉 선형의 실록산 화합물일 수 있다.
화학식 7로 표시되는 화합물은, 예컨대 R21R22R23SiZ33로 표현되는 모노머와 R24R25SiZ34Z35으로 표현되는 모노머, R26SiZ36Z37Z38으로 표현되는 모노머, Z39Z40Z41Si-Y3-SiZ42Z43Z44로 표현되는 모노머, 및 SiZ45Z46Z47Z48로 표현되는 모노머에서 선택된 적어도 하나를 가수분해 및 축중합하여 얻을 수 있다. 여기서 R21 내지 R26의 정의는 전술한 바와 같고, Z33 내지 Z48는, 각각 독립적으로, C1 내지 C6 알콕시기, 히드록시기, 할로겐기, 카르복실기 또는 이들의 조합이다.
상기 R21 내지 R26 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 실록산 화합물을 포함하는 봉지재의 굴절률을 높여 광학적 특성을 확보할 수 있다.
상기 화학식 7로 표시되는 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하는 실록산 화합물은 1 종 또는 2 종 이상이 함께 사용될 수 있다.
상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 범위로 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)을 제외한, 상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 갖는 실록산 화합물(c) 및 규소 결합 수소(Si-H)를 갖는 실록산 화합물(b)의 중량평균분자량은 모두 각각 약 200 g/mol 내지 30,000 g/mol 일 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
상기 조성물은 충전재(filler)를 더 포함할 수 있다.
상기 충전재는, 예컨대 무기 산화물로 만들어질 수 있으며, 예컨대 실리카, 알루미나, 산화티탄, 산화아연 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 조성물은 수소규소화 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 수소규소화 촉매는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 규소 결합 수소(Si-H)를 갖는 실록산 화합물, 및 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 갖는 실록산 화합물과 규소 결합 수소(Si-H)를 갖는 실록산 화합물 사이의 수소규소화 반응을 촉진시킬 수 있으며, 예컨대 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 이리듐 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 수소규소화 촉매는 상기 봉지재 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 ppm 내지 1000 ppm 으로 포함될 수 있다.
상기 조성물은 소정 온도에서 열처리하여 경화함으로써 봉지재(encapsulant)로 사용될 수 있다. 상기 봉지재는, 예컨대 발광 다이오드 및 유기 발광 장치와 같은 전자 소자에 적용될 수 있다.
이하, 봉지재를 적용한 전자 소자의 일 예로서, 일 구현예에 따른 발광 다이오드를 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 발광 다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 발광 다이오드는 몰드(110); 몰드(110) 내에 배치된 리드 프레임(120); 리드 프레임(120) 상에 실장되어 있는 발광 다이오드 칩(140); 리드 프레임(120)과 발광 다이오드 칩(140)을 연결하는 본딩 와이어(150); 발광 다이오드 칩(140)을 덮고 있는 봉지재(200)를 포함한다.
봉지재(200)는 전술한 봉지재 조성물을 경화하여 얻어진다. 봉지재(200)는 전술한 봉지재 조성물로부터 형성됨으로써 발광 다이오드 칩(140)을 효과적으로 보호할 수 있고 발광 다이오드의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
봉지재(200)에는 형광체(190)가 분산되어 있을 수 있다. 형광체(190)는 빛에 의해 자극되어 스스로 고유한 파장 범위의 빛을 내는 물질을 포함하며, 넓은 의미로 반도체 나노결정(semiconductor nanocrystal)과 같은 양자점(quantum dot)도 포함한다. 형광체(190)는, 예컨대, 청색 형광체, 녹색 형광체 또는 적색 형광체일 수 있으며, 두 종류 이상이 혼합되어 있을 수 있다.
형광체(190)는 발광부인 발광 다이오드 칩(140)에서 공급하는 빛에 의해 소정 파장 영역의 색을 표시할 수 있으며, 이 때 발광 다이오드 칩(140)은 형광체(190)에서 표시하는 색보다 단파장 영역의 색을 표시할 수 있다.  예컨대 형광체(190)가 적색을 표시하는 경우, 발광 다이오드 칩(140)은 상기 적색보다 단파장 영역인 청색 또는 녹색의 빛을 공급할 수 있다.
또한 발광 다이오드 칩(140)에서 내는 색 및 형광체(190)에서 내는 색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.  예컨대 발광 다이오드 칩(140)은 청색의 빛을 공급하고 형광체(190)는 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함하는 경우, 상기 전자 소자는 청색, 적색 및 녹색을 조합하여 백색을 표시할 수 있다.
형광체(190)는 생략될 수 있다.
 
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다.  다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
( 실시예 )
합성예 1 내지 3: 실록산 화합물의 합성
합성예 1: 오르가노 하이드로젠 실록산 화합물의 합성
물과 톨루엔을 5:5 중량비로 혼합한 혼합용매 1kg을 3구 플라스크에 투입한 후 23℃로 유지하면서 모노머로 디메틸클로로실란(dimethyl chlorosilane) 및 디페닐디클로로실란(diphenyldichlorosilane)을 33:67의 몰비로 포함한 혼합물을 2 시간에 걸쳐 적하하였다.  적하가 완료된 후 90℃로 3 시간 가열 환류하면서 축중합 반응을 수행하였다.  이어 실온으로 냉각한 후 물층을 제거하여 톨루엔에 용해된 고분자 용액을 제조하였다.  얻어진 고분자 용액을 물로 세정하여 반응 부산물인 염소를 제거하였다.  이어서 중성인 고분자 용액을 감압증류하여 톨루엔을 제거하고 하기 화학식 5a로 표현되는 실록산 화합물을 얻었다.
(화학식 5a)
(HMe2SiO1 /2)0.33(Ph2SiO2 /2)0.67
합성예 2: T 구조 오르가노 비닐 실록산 화합물의 합성
물과 톨루엔을 5:5 중량비로 혼합한 혼합용매 1kg을 3구 플라스크에 투입한 후 23℃로 유지하면서 모노머로 비닐디메틸클로로실란(vinyldimethylchlorosilane) 및 페닐트리클로로실란(phenyltrichlorosilane)을 32.2:67.8의 몰비로 포함한 혼합물을 2 시간에 걸쳐 적하하였다.  적하가 완료된 후 90℃로 3시간 가열 환류하면서 축중합 반응을 수행하였다.  이어서 실온으로 냉각한 후 물층을 제거하여 톨루엔에 용해된 고분자 용액을 제조하였다.  얻어진 고분자 용액을 물로 세정하여 반응 부산물인 염소를 제거하였다.  이어서 중성인 고분자 용액을 감압증류하여 톨루엔을 제거하고 하기 화학식 6a로 표현되는 실록산 화합물을 얻었다.
(화학식 6a)
(Me2ViSiO1 /2)0.322(PhSiO3 /2)0.678
합성예 3: D 구조 오르가노 비닐 실록산 화합물의 합성
물과 톨루엔을 5:5 중량비로 혼합한 혼합용매 1kg을 3구 플라스크에 투입한 후 23℃로 유지하면서 모노머로 비닐디메틸클로로실란(vinyldimethylchlorosilane) 및 페닐메틸디클로로실란(phenylmethyldichlorosilane)을 20.6:79.4의 몰비로 포함한 혼합물을 2 시간에 걸쳐 적하하였다.  적하가 완료된 후 90℃로 3시간 가열 환류하면서 축중합 반응을 수행하였다.  이어서 실온으로 냉각한 후 물층을 제거하여 톨루엔에 용해된 고분자 용액을 제조하였다.  얻어진 고분자 용액을 물로 세정하여 반응 부산물인 염소를 제거하였다.  이어서 중성인 고분자 용액을 감압증류하여 톨루엔을 제거하고 하기 화학식 7a로 표현되는 실록산 화합물을 얻었다.
(화학식 7a)
(Me2ViSiO1 /2)0.206(PhMeSiO2 /2)0.794
합성예 4 내지 7: 실리콘 화합물의 합성
합성예 4: 1,4- 비스(디메틸(비닐)실릴)벤젠 (1,4-bis(dimethyl(vinyl)silyl)benzene) (화학식 8 화합물)의 합성
반응 교반기, 온도계, 환류냉각기, 러버 셉텀으로 마개가 장비된 3구 플라스크(500ml)에 질소 분위기 하, 마그네슘 파우더(0.73 g, 30 mmol), 요오드 결정(1 mg), 그리고 무수 테트라하이드로푸란(100 ml)을 넣어 상온에서 약 20분 동안 교반한다. 상기 플라스크를 교반하면서, 1,4-디브로모벤젠(4.81 g, 20 mmol)이 용해되어 있는 무수 테트라하이드로푸란 50 ml를 약 20분에 걸쳐 상기 플라스크에 첨가한다. 반응은 테트라하이드로푸란의 환류 및 용액 내 요오드의 탈색을 통하여 개시됨을 확인할 수 있다. 반응액의 온도를 약 60℃로 유지하면서 상기 혼합물을 약 1시간 동안 격렬하게 교반한다. 교반 후 빙수 욕을 이용하여 상기 반응액의 온도를 약 5℃로 유지하고, 클로로디메틸(비닐)실란 (2.64 g, 22 mmol)이 용해되어 있는 무수 테트라하이드로푸란 50 ml를 드롭 방식으로 반응액에 첨가한다. 그 후 반응액의 온도를 약 60℃로 유지하며 약 2 시간 동안 격렬하게 교반한다. 교반 후 회전농축기를 이용하여 테트라하이드로푸란을 제거한다. 농축된 생성물을 무수헥산을 통해 희석하고, 여과 과정을 거쳐 다시 회전농축기를 사용하여 재농축한다. 미정제된 생성물은 실리카 컬럼크로마토그래피 정제법을 이용하여 하기 화학식 8로 표시되는 무색 액체의 1,4-비스(디메틸(비닐)실릴)벤젠 (1,4-bis(dimethyl(vinyl)silyl)benzene)을 얻었다.
(화학식 8)
Figure 112014093679823-pat00009

합성예 5: 1,4- 비스 ( 디메틸(비닐)실릴 ) 부탄 (1,4-bis(dimethyl(vinyl)silyl)butane) (화학식 9 화합물)의 합성
1,4-디브로모벤젠 (4.81 g, 20 mmol) 대신 1,4-디브로모부탄 (4.27 g, 20 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일한 방법을 사용하여 하기 화학식 9로 표시되는 1,4-비스(디메틸(비닐)실릴) 부탄 (1,4-bis(dimethyl(vinyl)silyl)butane)을 얻었다.
(화학식 9)
Figure 112014093679823-pat00010

합성예 6: 1,4-비스( 디메틸(실릴)사이클로헥산 (1,4-bis(dimethyl(vinyl)silyl)cyclohexane) (화학식 10 화합물)의 합성
1,4-디브로모벤젠 (4.81 g, 20 mmol) 대신 1,4-디브로모사이클로헥산 (4.79 g, 20 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일한 방법을 사용하여 하기 화학식 10으로 표시되는 1,4-비스(디메틸(실릴)사이클로헥산(1,4-bis(dimethyl(vinyl)silyl)cyclohexane)을 얻었다.
(화학식 10)
Figure 112014093679823-pat00011

합성예 7: 1,5- 비스(디메틸(비닐)실릴)펜탄 (1,5-bis(dimethyl(vinyl)silyl)pentane) (화학식 11 화합물)의 합성
1,4-디브로모벤젠 (4.81 g, 20 mmol) 대신 1,5-디브로모펜탄 (4.55 g, 20 mmol)을 사용한 것을 제외하고는, 합성예 4와 동일한 방법을 사용하여 하기 화학식 11로 표시되는 1,5-비스(디메틸(비닐)실릴)펜탄 (1,5-bis(dimethyl(vinyl)silyl)pentane)을 얻었다.
(화학식 11)
Figure 112014093679823-pat00012

실시예 1 내지 4 및 비교예 1: 봉지재 조성물의 제조
합성예 1에서 얻은 오르가노 하이드로젠 실록산 화합물(화학식 5a)과, 합성예 2에서 얻은 T 구조의 오르가노 비닐 실록산 화합물(화학식 6a), 및 합성예 4 내지 7에서 얻은 화학식 8 내지 11의 화합물 또는 합성예 3에서 얻은 D 구조의 오르가노 비닐 실록산 화합물(화학식 7a)을 각각 하기 표 1에서와 같은 중량비로 혼합한다. 상기 혼합물에, 각각 접착부여제로서 글리시독시 관능화된 폴리실록산 (Glycidoxy functionalized polysiloxane)을 각 혼합물의 총 중량을 기준으로 5 중량%, 그리고 수소규소화 촉매 Pt-CS 2.0(Umicore 사 제조)를 각 혼합물의 총 중량을 기준으로 5 ppm이 되도록 첨가한 후, 이들 혼합물을 진공, 탈포하여, 하기 표 1에 나타낸 것과 같은 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1에 따른 봉지재 조성물을 제조한다.
상기 제조된 봉지재 조성물의 점도 및 굴절률을 아래 기재한 것과 같은 방법으로 측정하고, 각 조성물을 120℃, 30분 경화 후 170℃, 1 시간 경화를 통해 봉지재로 제조한 후, 각 봉지재의 경도(shore D), 모듈러스(modulus@125℃MPa), 열충격 특성, 수분투습률, 산소투과도, 및 황변신뢰성을, 각각 아래 기술한 것과 같은 방법을 사용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타낸다.
- 점도: 점도는 Brookfield(DV-II+pro) spindle 52번을 사용, 25℃에서 Torque 90%일 때의 점도를 기준으로 측정하였다.
- 굴절율 : 경화 전 액상의 혼합물을 Abbe 굴절율계를 사용하여 D-line(589nm) 파장 하에서 측정하였다.
- 경도: 경도는 테프론으로 코팅된 몰드 (2.5cm(가로) x 7.5cm(세로) x 1cm(두께))에 실시예 1 내지 4와 비교예 1에 따른 폴리실록산 조성물을 투입하여 150℃에서 2시간 동안 열경화한 후, 실온으로 냉각하고 Shore D 경도기를 이용하여 경도를 측정하였다.
- 모듈러스 :  모듈러스는 테프론으로 코팅된 몰드 (35mm(가로) x 10mm(세로) x 4 mm(두께))에 실시예 1 내지 4와 비교예 1에 따른 폴리실록산 조성물을 투입하여 150℃에서 2시간 동안 열경화한 후, 실온으로 냉각하고 DMA(Dynamic Mechanical Analysis) 장비를 이용 -50℃부터 150℃ 구간을 승온속도 2℃/분으로 측정하여 125℃에서의 탄성 모듈러스(storage modulus)를 기록하였다.
- 열충격 테스트: LED PKG (삼성전자社 5630 PKG)에 실시예 1 내지 4와 비교예 1에 따른 폴리실록산 조성물과 YAG 형광체를 투입하고, 150℃에서 2 시간 동안 경화하고 실온으로 냉각하여 패키지 샘플을 제작하였다. 이어서, 해당 패키지를 다음의 조건에서 해당 시간 동안 노출시킨 것을 한 사이클로 하여, 500 사이클 이후 상기 패키지 샘플을 꺼내 작동 여부를 측정하고, 작동되는 않는 패키지 수량을 기록하였다.
(i) 조건: 두 개의 챔버를 각각 -45℃ 및 125℃로 유지하고, 상기 두 챔버 사이를 왕복하여 이동시키면서, 패키지에 저온 및 고온 조건을 노출시킨다. -45℃ (30분 유지) <-> 125℃ (30분 유지).
(ii) 접착력: 접착력은 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
2 장의 은 시편(폭 25mm, 길이 50mm, 두께 1mm) 사이에 폴리테트라플루오로에틸렌 스페이서(폭 10mm, 길이 20mm, 두께 1mm)를 삽입하고, 상기 은 시편 사이의 남은 공간에 실시예 1 내지 4와 비교예 1에 따른 폴리실록산 조성물을 충전하고, 상기 은 시편들을 클립으로 고정하였다. 이어서 상기 은 시편들을 150℃ 오븐에서 2 시간 동안 방치하여 상기 조성물을 경화하였다. 이어 실온으로 냉각한 후 클립과 스페이서를 제거하고, 상기 은 시편을 인장 시험기(Instron社, 3367)에 넣고 반대쪽 수평 방향으로 잡아당겨 파열되는 순간의 응력을 측정하였다.
- 수분투습률 및 산소투과도: 봉지재를 틀을 이용하여 필름 형태로 제작하여 130℃/5분, 170℃/4시간 경화시킨 후, MOCON사의 투습도(ASTM F-1249)/투기도(ASTM D-3985) 장비를 사용하여 측정하였다. 
- 황변신뢰성 : 이하의 방법으로 측정한다. 
(i) 상기 제조된 봉지재 제조용 혼합물을을 형광체와 함께 비커에 계량 및 혼합한 후 탈포한다.
(ii) LED 패키지 안에 상기 혼합된 레진과 형광체를 도포한다.
(iii) 도포된 패키지를 경화 오븐에 넣고 열경화 시킨다. (150℃ X 2hr)
(iv) 경화가 완료된 후 상온으로 냉각시킨 다음 패키지의 초기 휘도를 측정한다.
(v) 250 ml 유리병에 K2S 0.7g과 H20 50g으로 구성된 황 혼합물을 넣고 유리병 상단에 조립된 패키지를 하단의 황 혼합물에 접촉되지 않도록 매단다.
(vi) 50℃ 물 중탕에 패키지와 황이 담긴 유리병을 넣는다. 황 침투 평가는 초기 0 시간, 및 8 시간에 패키지 5 개씩 측정 후 평균치를 확인한다.
(vii) 최종 결과는 8 시간 경과 후 휘도 값의 초기 휘도 값 대비 감소율로 산출한다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
오르가노비닐실록산(T구조) 70 70 70 70 70
오르가노하이드로젠실록산 23 23 23 23 23
오르가노비닐실리콘 2
[화학식8]
2
[화학식9]
2
[화학식10]
2
[화학식11]
2
[합성예3]
접착부여제 5 5 5 5 5
촉매(ppm) 5 5 5 5 5
외관 투명 투명 투명 투명 투명
점도 (cP) 3005 3376 3646 3885 3670
경화 조건 120℃/30분 → 170℃/1시간
굴절률 1.54 1.54 1.54 1.54 1.54
경도 (Shore D) 65 65 65 65 65
Modulus (@125℃MPa) 3.3 2.7 3.6 2.8 6.2
열충격 test (500 cycle 이후 작동 수량) 100/100 100/100 100/100 100/100 65/100
수분투습률(gm/m2day) 5.0 5.4 4.8 5.3 6.5
산소투과도(cc/m2day) 293 333 284 322 393
황변신뢰성 (%) 91.1 88.2 93.6 88.9 76.6
(각 성분의 함량은 모두 중량%임)
표 1로부터 알 수 있는 것처럼, 상기 화학식 8 내지 화학식 11로 표시되는 화합물을 포함하는 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 조성물의 경우, 상기 화학식 8 내지 11로 표시한 화합물의 구조에 따라 경화 결과물의 경도(shore D) 및 모듈러스, 그리고 점도가 변화하는 특성을 보임을 확인할 수 있다. 반면, 기존의 D 구조 오르가노 실록산(합성예 3)과 T 구조 실록산 화합물(합성예 2)만을 포함하는 비교예 1의 조성물은 실시예 1 내지 4와 비교하여 높은 모듈러스, 및 그로 인한 열충격 테스트에서의 높은 불량률을 나태냄을 확인할 수 있다. 이러한 경도 및 기계적 물성의 향상은 외관상의 장점뿐만 아니라 수분 및 산소 투과도를 감소시켜 경화 후 봉지재의 외부 오염원의 유입을 줄여주는 효과를 가짐을 알 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 구현예에 따른 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물은 우수한 경도 및 기계적 물성, 그리고 수분 및 산소 투과율 감소 효과를 가짐으로써, 전자 기기, 전자 부품, 전기 기기, 전기 부품 등에 접착제, 결합제, 보호용 피복제, 언더필러 등으로 사용할 수 있고, 특히 조성물의 경화물은 높은 굴절률 및 높은 광투과율을 가지므로, 광학 반도체 및 광학 반도체의 다른 부품들을 위한 밀봉제, 접착제, 결합제, 피복제, 언더필러 등으로 사용될 수 있다. 바람직한 구현예로서, 본 발명의 조성물은 LED 디스플레이 등의 봉지재로 사용하기에 적합하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 몰드 120: 프레임
140: 발광 다이오드 칩 150: 본딩 와이어
200: 봉지재

Claims (16)

  1. 하기 화학식 1로 표시되고 수평균 분자량이 4,000 미만인 화합물(a), 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하고 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함하는 실록산 화합물(b), 및 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하고 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함하는 실록산 화합물(c)을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물:
    (화학식 1)
    Figure 112016124689999-pat00013

    상기 화학식 1에서,
    A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C21 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    R1 내지 R8는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    R1 내지 R8 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
    m은 0 내지 5 의 정수 중 하나이고,
    n은 1 내지 10의 정수 중 하나이다;
    (화학식 5)
    (R9 R10R11SiO1/2)M1(R12R13SiO2/2)D1(R14SiO3/2)T1(SiO3/2-Y1-SiO3/2)T2(SiO4/2)Q1
    상기 화학식 5에서,
    R9 내지 R14는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    R9 내지 R14 중 2 이상은 수소이며,
    Y1 은 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    0<M1<1, 0≤D1<1, 0≤T1<1, 0≤T2<1, 0≤Q1<1이고,
    M1+D1+T1+T2+Q1=1 이다;
    (화학식 6)
    (R15R16R17SiO1/2)M2(R18R19SiO2/2)D2(R20SiO3/2)T3(SiO3/2-Y2-SiO3/2)T4(SiO4/2)Q2
    상기 화학식 6에서,
    R15 내지 R20 은 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    R15 내지 R20 은 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
    Y2 는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    0<M2<1, 0≤D2<1, 0<T3<1, 0≤T4<1, 0≤Q2<1이고,
    M2+D2+T3+T4+Q2=1이다.
  2. 제1항에서, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C12 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  3. 제1항에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 하기 화학식 2 내지 화학식 4로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물:
    (화학식 2)
    Figure 112016124689999-pat00014

    (화학식 3)
    Figure 112016124689999-pat00015

    (화학식 4)
    Figure 112016124689999-pat00016

    상기 화학식 2 내지 4에서,
    Ra 내지 Rf 는 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    상기 Ra 내지 Rc 중 적어도 하나 및 Re 내지 Rf 중 적어도 하나는 각각 치환 또는 비치환된 C2 내지 C12의 알케닐기이고,
    k는 1 내지 3의 정수 중 하나이고,
    o 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수 중 하나이고,
    q 및 r은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수 중 하나이고, 그리고
    s 는 1 내지 3의 정수 중 하나이다.
  4. 제1항에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 하기 화학식 8 내지 화학식 11로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물:
    (화학식 8)
    Figure 112016124689999-pat00017

    (화학식 9)
    Figure 112016124689999-pat00018

    (화학식 10)
    Figure 112016124689999-pat00019

    (화학식 11)
    Figure 112016124689999-pat00020
    .
  5. 제1항에서, 상기 m은 0 내지 2의 정수 중 하나인 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  6. 제1항에서, 상기 n은 1 내지 3의 정수 중 하나인 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  7. 제1항에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(a)은 조성물 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량% 포함되는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  8. 삭제
  9. 제1항에서, 상기 화학식 5의 R9 내지 R14 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기인 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  10. 제1항에서, 상기 규소 결합 수소(Si-H)를 포함하고 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함하는 실록산 화합물(b)은 조성물 전체의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 49 중량% 포함되는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  11. 삭제
  12. 제1항에서, 상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하고 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함하는 실록산 화합물(c)은 조성물 전체의 중량을 기준으로 50 중량% 내지 89 중량% 포함되는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  13. 제1항에서, 상기 규소 결합 알케닐기(Si-Vi)를 포함하고 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함하는 실록산 화합물(c)은 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 더 포함하는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물:
    (화학식 7)
    (R21R22R23SiO1/2)M3(R24R25SiO2/2)D3(R26SiO3/2)T5(SiO3/2-Y3-SiO3/2)T6(SiO4/2)Q3
    상기 화학식 7에서,
    R21 내지 R26 는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 하이드록시기, 할로겐, 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    R21 내지 R26 중 2 이상은 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기이고,
    Y3 는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
    0<M3<1, 0<D3<1, 0≤T5<1, 0≤T6<1, 0≤Q3<1이고,
    M3+D3+T5+T6+Q3=1이다.
  14. 제13항에서, 상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량% 범위로 포함되는 경화형 오르가노 폴리실록산 조성물.
  15. 제1항의 조성물을 경화하여 얻은 봉지재.
  16. 제15항의 봉지재를 포함하는 전자 소자.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101961134B1 (ko) 2017-11-30 2019-03-25 조선대학교산학협력단 폴리실록산-금속 나노입자 복합체 및 그를 이용한 용도

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004339482A (ja) * 2003-04-23 2004-12-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 硬化性シリコーン樹脂組成物

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5137295B2 (ja) * 2005-02-24 2013-02-06 株式会社Adeka ケイ素含有硬化性組成物及びその硬化物
WO2007130014A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Organosilicon polymers
JP5621211B2 (ja) 2009-04-20 2014-11-12 横浜ゴム株式会社 光半導体封止用シリコーン樹脂組成物
JP5294414B2 (ja) 2009-08-21 2013-09-18 信越化学工業株式会社 オルガノポリシルメチレン組成物及びその硬化物
JP5397350B2 (ja) * 2009-09-11 2014-01-22 信越化学工業株式会社 液状シリコーンゴムコーティング剤組成物、カーテンエアーバッグ及びその製造方法
JP5640476B2 (ja) 2010-06-08 2014-12-17 信越化学工業株式会社 光半導体素子封止用樹脂組成物及び発光装置
KR101277722B1 (ko) 2010-07-14 2013-06-24 제일모직주식회사 하이브리드 실록산 중합체, 상기 하이브리드 실록산 중합체로부터 형성된 봉지재 및 상기 봉지재를 포함하는 전자 소자
TWI483995B (zh) 2010-08-18 2015-05-11 Cheil Ind Inc 聚有機矽氧烷與由該聚有機矽氧烷獲得之封裝材料以及包含該封裝材料之電子元件
JP5170471B2 (ja) 2010-09-02 2013-03-27 信越化学工業株式会社 低ガス透過性シリコーン樹脂組成物及び光半導体装置
JP6011230B2 (ja) * 2011-10-25 2016-10-19 セントラル硝子株式会社 シロキサン系組成物およびその硬化物ならびにその用途
WO2014088370A1 (ko) 2012-12-07 2014-06-12 제일모직 주식회사 광학기기용 경화형 폴리실록산 조성물, 봉지재 및 광학기기
KR20150066969A (ko) 2013-12-09 2015-06-17 제일모직주식회사 봉지재 조성물, 봉지재, 및 전자 소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004339482A (ja) * 2003-04-23 2004-12-02 Shin Etsu Chem Co Ltd 硬化性シリコーン樹脂組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101961134B1 (ko) 2017-11-30 2019-03-25 조선대학교산학협력단 폴리실록산-금속 나노입자 복합체 및 그를 이용한 용도

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